Многообещающий материал солнечной батареи может быть произведен с помощью того же метода в качестве самых дешевых кремниевых устройств, не жертвуя эффективностью энергетической продуктивности. Трансгрессия повышает возможности, что дешевый материал мог быть принят существующей промышленностью.
Солнечная батарея преобразовывает солнечный свет в электричество. Типичная клетка содержит слои материалов, известных как полупроводники — чаще всего кремний. Когда частица света или фотон, ударяет атом в одном из этих полупроводников, это стучит свободный отрицательный электрон, который может бежать стремглав через материал и оставляет позади положительно заряженное «отверстие», которое может также переместиться.
Электроны и отверстия путешествуют в противоположных направлениях, через слои полупроводников с различными свойствами, для создания потока потока.Это звучит достаточно легкий, все же большинство солнечных батарей, основывающихся на дешево произведенном кремнии, не может преобразовать намного больше чем 10% солнечного света в электричество. Несмотря на то, что другие полупроводники, такие как арсенид галлия могут достигнуть полезных действий выше 30%, они являются предельно дорогими для всех кроме самых требовательных заявлений, такими как двигающиеся на большой скорости спутники.Более дешевая альтернатива могла бы быть материалами, известными как перовскиты, составы, такие как кальциевый оксид титана, в котором атомы устраиваются в определенном соединении куба и алмазных форм.
Перовскиты могут быть легко настроены для поглощения солнечного света. Фактически, первая роль перовскита в солнечной батарее в 2009 должна была абсорбировать фотоны и не больше.
Прилегающие полупроводники отделили освобожденные электроны и отверстия.Поэтому физики предположили, что электроны и отверстия, освобожденные в перовските, не будут путешествовать очень далеко. Фактически, для проверки эти нагрузки добрались до прилегающих полупроводников, физики перепутали все компоненты в сложную наноструктуру — в котором крошечные, соединенные пузыри полупроводника были покрыты тонким слоем перовскита и затем более толстого слоя большего количества полупроводника.
Прошлый год видел прорыв для клеток перовскита, однако, когда физик Генри Снэйт в Оксфордском университете в Соединенном Королевстве и коллегах обнаружил, что устройства фактически работали лучше, если они заменили полупроводниковые пузыри лесами изолирования. Перовскит, поскольку это оказалось, был довольно хорошим полупроводником и мог переместить электроны эффективно отдельно.Теперь, Снэйт и коллеги обеспечили другое удивление: подобная пузырю наноструктура абсолютно не важна.
Оксфордская бригада продемонстрировала, что клетки перовскита так же эффективны, если они построены в том же плоском дизайне и использовании того же метода — известный как отложение пара — как дешевые клетки кремния тонкой пленки. “Начав со сложной наноструктуры, мы уменьшили его до тонкой пленки”, говорит Снэйт. “Это забавно, я соглашаюсь!”К тому же, простая слоистая клетка преобразовывает больше чем 15% солнечного света к электричеству — равный учету клетки перовскита, набор всего 2 месяца назад для наноструктурированного устройства — как исследователи сообщают сегодня по своей природе.
Если бы физики знали, что перовскит был хорошим полупроводником, они, вероятно, начнутся с обычной клеткой тонкой пленки, говорит Снэйт. Клетки перовскита теперь имеют большую возможность удара господствующего рынка — возможно всего за 0,15$ за ватт или одной четверти цена устройств кремния тонкой пленки, говорит Снэйт.
“Статья Генри является, конечно, важной обрабатываемой деталью”, говорит Майкл Грэцель, физик в швейцарском федеральном Технологическом институте в Лозанне и члене бригады, установившей рекорд для эффективности в перовските. Однако Дэвид Кэрролл, физик в Уэйк-Форестском университете в Уинстон-Сейлеме, Северная Каролина, отмечает, что некоторые перовскиты, как показывалось, ухудшались на продолжительной выставке к ультрафиолетовому солнечному свету.
Кроме того, материалы должны быть продемонстрированы как нетоксичные, когда промышленно обработано, говорит он. Однако, Кэрролл говорит, “это продвинет много исследовательских групп, чтобы начать смотреть более тщательно [перовскит] на системы”.