Ученые из МГУ выяснили, как создать "ребристые" солнечные батареи
При этом авторы исследования подчеркнули, что этот способ не требует использования дорогостоящих или трудоемких методов обработки поверхности или синтеза наночастиц
Российские материаловеды выяснили, как можно поменять форму солнечных батарей на базе так называемых перовскитов таким образом, что они станут похожими на "стиральную доску" или другую ребристую поверхность. Это заметно повысит эффективность их работы, сообщила в четверг пресс-служба МГУ со ссылкой на исследование в журнале RCS Advances.
"Наш подход основан на явлении роста кристаллов в ограниченном пространстве. Чтобы получить слой перовскита с определенным рельефом поверхности, нужно нанести несколько капель реактива на пленку из металлического свинца и прижать ее штампом. Реакция протекает очень быстро и уже через пару минут мы получаем слой с нужной текстурой", - рассказал Алексей Тарасов, старший научный сотрудник химфака МГУ, чьи слова цитирует пресс-служба вуза.
Перовскиты представляют собой полупроводниковые материалы с достаточно необычными свойствами и структурой. Они похожи по устройству на природный минерал перовскит, хорошо поглощающий свет и превращающий его в другие формы энергии.
Кремний и прочие полупроводники, способные поглощать свет, обычно обладают симметричной кристаллической структурой, в результате чего электроны, "выбитые" частицами света, могут двигаться внутри них в самые разные стороны. В противоположность этому, перовскит имеет сложную структуру, связанную с тем, как внутри него расположены "кубы" из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.
Они особым образом взаимодействуют друг с другом, благодаря чему электроны внутри перовскитов текут только в одном направлении. Это значительно повышает КПД солнечных батарей на их базе, преобразующих сейчас около 25-27% энергии света Солнца в электрический ток, что очень близко к теоретическому максимуму.
"Стиральная доска" для света
Тарасов и его коллеги выяснили, как можно сделать перовскиты еще более эффективными и интересными для коммерческого применения, выяснив, как можно "печатать" не только плоские, но и текстурированные слои перовскитов.
Неровности поверхности, как давно заметили физики, изучая структуру крыльев некоторых видов бабочек, заставляют свет активнее рассеиваться, сталкиваясь с непрозрачным материалом, что приводит к его более эффективному поглощению и росту КПД батарей.
Российские ученые выяснили, что перовскиты подобной формы можно получать напрямую из базовых реактивов, используемых при их синтезе, не используя трудоемкие или просто дорогостоящие методы обработки поверхностей или синтеза наночастиц. Для этого достаточно взять соединение йода, аммиака и метана и обработать им пластинку из свинца, помещенную в форму с особым рельефом поверхности.
Реакции между свинцом и солями йода приведут к тому, что внутри этого "штампа", как называют эту конструкцию ученые, начнут формироваться кристаллы перовскитов. Когда эти кристаллы достигнут границ формы, они перестают расти. Этот процесс продолжается до тех пор, пока они не заполняют весь штамп, порождая пленку из перовскитов с той формой, которую хотели увидеть химики.
Аналогичным образом, по словам Тарасова и его коллег, можно нанести подобное рельефное покрытие на уже существующие пленки из перовскитов. Это может значительно удешевить производство солнечных батарей и ускорит их проникновение в повседневную жизнь человека, отмечают ученые.
-------------------------------------------------------------------
Хотите оперативно узнавать о выходе других полезных материалов на сайте "ГИС-Профи"?
Подписывайтесь на нашу страницу в Facebook.
Ставьте отметку "Нравится", и актуальная информация о важнейших событиях в энергетике России и мира появится в Вашей личной новостной ленте в социальной сети.