Все новости

Компьютерная модель вычислила идеальную толщину гибких солнечных батарей

Для разных материалов толщина отдельных слоев должна составлять от 100 до 500 нанометров

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.