Британцы нашли замену свинцу для перовскитных фотоэлементов

Исследователи из Кембриджского университета нашли альтернативу свинцу для перовскитных фотоэлементов. Во время тестовых испытаний «зеленый» элемент висмут показал такие же самые исключительные свойства, как и свинец.

А кроме того, он менее вреден для окружающей среды, заявили ученые во вторник. Другая исследовательская группа, которая параллельно проводила испытания фотоэлементов с использование висмута, уже достигла эффективности 22%.

Большинство солнечных электростанций, будь то крышные или наземные, используют солнечные батареи на основе кремниевых фотоэлементов. Однако, для солнечной промышленности необходим особенно чистый кремний, что делает производство солнечных батарей чрезвычайно энергоемким. По этой причине ученые работают уже в течение достаточно долгого времени над поиском альтернативы для кремниевых фотоэлементов. По данным университета, на первый план вышли гибридные свинцово-галоидные перовскитные фотоэлементы, которые при испытании продемонстрировали эффективность до 22%. Однако, кроме того, что в течение нескольких дней происходит заметное падение производительности, так еще и вредный для окружающей среды тяжелый металл свинец является большой проблемой. Поэтому ученые долгое время искали материал для замены свинца без снижения производительности перовскитных фотоэлементов. «Нам нужно выяснить, почему свинцово-галоидные перовскитные фотоэлементы менее подвержены дефектам, чем другие материалы,» сказал Роберт Хойе из Кавендишской лаборатории Кембриджского университета. «Если нам это удастся, то, возможно, мы сможем повторить эти свойства свинца при использовании менее токсичных материалов.»

При сотрудничестве с Массачусетским технологическим институтом (MIT), Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии и Колорадской Горной школой ученые выяснили, что висмут подходит для использования в качестве альтернативного материала для перовскитных фотоэлементов. «Зеленый» элемент, названный так из-за его безвредности для окружающей среды, в основном используется в косметике и медицине. По данным университета, ученые взяли для своих испытаний оксиодид висмута, который уже был испытан в качестве возможного материала для технологии Power-to-gas (технология преобразования электроэнергии в метан). Однако, в этой технологии висмут в жидком электролите показал слишком малое сопротивление и, кроме того, продемонстрировал слишком низкую эффективность.

Результаты исследования показали, что сегодня оксиодид висмута в перовскитных фотоэлементах имеет точно такую же низкую восприимчивость к дефектам, как и свинец. Кроме того, этот «зеленый» элемент остается стабильным на воздухе в течение, по крайней мере, 197 дней, что гораздо дольше, чем загрязняющий окружающую среду свинец. «У оксиодида висмута есть все важные физические свойства нового, высокоэффективного поглотителя света,» сказала соавтор профессор Джудит Дрисколл из Института материаловедения и металлургии. Результаты исследования ученые опубликовали в последнем номере журнала «Advanced Materials».