ТАСС, 15 июня. Ученые придумали, как определять идеальную толщину гибких и прозрачных солнечных батарей на основе гибридных перовскитов – полупроводниковых материалов нового поколения. Статью с описанием метода опубликовал научный журнал Scientific Reports, кратко об этом пишет пресс-служба НИУ ВШЭ.
Гибридные перовскиты – это гибкие и легкие полупроводниковые материалы, которые по структуре похожи на природный минерал перовскит, хорошо поглощающий свет и превращающий его в другие формы энергии благодаря тому, как внутри него расположены "кубы" из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.Благодаря другим свойствам гибридных перовскитов на их основе можно создавать прозрачные и гибкие фотоэлементы, которые по КПД почти не уступают аналогам.
Стоимость и эффективность перовскитных и полимерных солнечных батарей сильно зависит от толщины тех слоев, которые отвечают за взаимодействия со светом, перенос заряда и другие этапы преобразования солнечной энергии в электрический ток.
Профессор НИУ ВШЭ Алексей Тамеев и его коллеги разработали математическую модель, с помощью которой можно подбирать оптимальную толщину слоев перовскитных и полимерных батарей, чтобы их производство было максимально простым и дешевым, а эффективность взаимодействия со светом при этом останется на оптимальном уровне.
Для создания этой модели ученые объединили результаты своих собственных экспериментов с солнечными батареями и наблюдения других физиков, которые изучали, как толщина и другие свойства различных слоев перовскитных и полимерных солнечных панелей влияли на свойства всего фотоэлемента в целом.
Моделирование показало, что оптимальную толщину того слоя батарей, который взаимодействует со светом, можно определить всего лишь по небольшому набору параметров – вне зависимости от того, из какого материала он изготовлен. Это значительно упрощает расчеты и позволяет быстро подбирать оптимальную структуру фотоэлемента.
Используя этот подход, Тамеев и его коллеги просчитали оптимальную толщину слоев из двух распространенных типов полимеров и гибридных перовскитов, применяемых в производстве солнечных батарей. В первом случае она составила около 100 нм и 350-500 нм во втором. По словам ученых, эти значения в целом соответствуют тому, что было получено другими учеными в реальных опытах с подобными фотоэлементами.
Ученые надеются, что созданная ими методика ускорит разработку новых типов солнечных батарей и позволит им сделать возобновляемую энергетику более доступной и экономически рентабельной для жителей большинства регионов Земли.