Солнечные батареи перовскита сделаны из соединения органических неорганических элементов и молекул, каковые совместно захватывают свет и преобразовывают его в электричество, совершенно верно так же, как сегодняшние более неспециализированные основанные на кремнии солнечные батареи. Перовскит фотогальванические устройства, но, возможно сделан более легко и дешево, чем кремний и на эластичном, а не жёстком основании. Первые солнечные батареи перовскита имели возможность пойти на рынок в следующем году, и кое-какие, как информировали, захватили 20 процентов энергии солнца.В газете, кажущейся онлайн перед публикацией в издании Nature Materials, Калифорнийский университет, Беркли и ученые Национальной лаборатории Лоуренса Беркли информируют о новом дизайне, что уже достигает средней установившейся эффективности 18,4 процентов с верхним уровнем 21,7 процентов и пиковой эффективностью 26 процентов.
«Мы установили рекорд сейчас для разных параметров солнечных батарей перовскита, включая эффективность», сообщил ведущий создатель Алекс Зеттл, учитель УКА Беркли физики, старший учитель в Berkeley Lab и член энергетического Университета Нанонаук Kavli. «Эффективность выше, чем какая-либо вторая клетка перовскита – 21,7 процента – что есть замечательным числом, полагая, что мы в начале оптимизации этого».«У этого имеется громадный потенциал, дабы быть самым недорогим фотогальваническим на рынке, включая любую домашнюю солнечную совокупность», сообщил Онур Эрген, ведущий аспирант физики и автор статьи УКА Беркли.Эффективность кроме этого лучше, чем 10-20-процентная эффективность поликристаллических кремниевых солнечных батарей раньше приводила в воздействие большая часть электронных устройств и домов. Кроме того самые чистые кремниевые солнечные батареи, каковые являются очень дорогими, дабы произвести, завершенный строительство каркаса примерно в 25-процентной эффективности больше чем десятилетие назад.
Успех происходит благодаря новому методу объединить два материала солнечной батареи перовскита – любой настроенный, дабы поглотить разную длину волны либо цвет солнечного света – в одну «классифицированную запрещенную территорию» солнечная батарея, которая поглощает практически целый спектр видимого света. Прошлые попытки слить два материала перовскита потерпели неудачу, по причине того, что материалы ухудшают электронную работу друг друга.
«Это осознаёт классифицированную солнечную батарею запрещенной территории в довольно легкой к контролю и легко управляемой совокупности», сообщил Зеттл. «Хорошая вещь об этом пребывает в том, что это сочетает две весьма полезных функции – классифицированную запрещенную территорию, узнаваемый подход, с перовскитом, относительно новым, но известным материалом с страно высокими нужными действиями – чтобы получить лучший из обоих миров».Солнечные батареи полного спектраМатериалы как перовскит и кремний – полупроводники, что свидетельствует, что они выполняют электричество, лишь в случае если электроны смогут поглотить хватает энергии – от фотона света, к примеру – дабы пнуть их по запрещенному энергетическому кризису либо запрещенной территории. Эти материалы предпочтительно поглощают свет в определенных энергиях либо длинах волны – энергию запрещенной территории – но неэффективно в других длинах волны.
«В этом случае мы очень сильно ударяем целый солнечный спектр от инфракрасного до всего видимого спектра», сообщил Эрген. «Отечественные теоретические вычисления эффективности должны быть весьма, намного выше и легче достигнуть, чем солнечных батарей единственной запрещенной территории, по причине того, что мы можем максимизировать освещение солнечного спектра».Ключ к спариванию этих двух материалов в тандемную солнечную батарею есть единственным атомом толстый слой шестиугольного нитрида бора, что похож на слой проволочной сетки, отделяющей слои перовскита от еще одного. В этом случае материалы перовскита сделаны из органического метила аммиака и молекул, но любой содержит банку металлов и йод, тогда как второй содержит йод и свинец, лакируемый с бромом. Первый настроен, дабы предпочтительно поглотить свет с энергией 1 электрон-вольта (эВ) – инфракрасной, либо тепловой энергией – тогда как последний поглощает фотоны энергии 2 эВ либо янтарного цвета.
Монослой нитрида бора разрешает двум материалам перовскита сотрудничать и делать электричество из света через множество цветов между 1 и 2 эВ.Сэндвич с перовскитом/нитридом бора помещен на легком аэрогеле графена, что содействует росту кристаллов перовскита с более красивыми зернами, является барьером влажности и оказывает помощь стабилизировать транспорт обвинения, не смотря на то, что солнечная батарея, сообщил Зеттл. Влажность заставляет перовскит развалиться.Все это увенчано в основании с золотым электродом, и наверху галлием азотируют слой, что собирает электроны, каковые произведены в клетке.
Деятельный слой солнечной батареи узкой пленки примерно 400 миллимикронов толщиной.«Отечественная архитектура мало похожа на постройку качественного автомобильного шоссе», сообщил Зеттл. «Графеновые действия аэрогеля как компания, нижний слой щебня либо фонд, два слоя перовскита похожи на более красивый гравий и депонированные слои песка вдобавок ко всему, с шестиугольным слоем нитрида бора, действующим как мембрана узкого страницы между песком и гравием, что мешает песку распространяться в либо смешиваться через чур много с более красивым гравием. Галлий азотирует слой, является главным слоем асфальта».Вероятно добавить еще больше слоев перовскита, отделенного шестиугольным нитридом бора, не смотря на то, что это может не быть нужно, учитывая эффективность многих они уже взяли, сообщили исследователи.
«У людей была эта мысль легко делаемых, гелиотехники от рулона к рулону, где Вы тянете пластмассу от рулона, брызги на солнечном материале, и понижают его до прошлого уровня», сообщил Зеттл. «С этим новым материалом мы находимся в режиме массового производства от рулона к рулону; это вправду практически похоже на окрашивание распылением».