Светодиодные или флуоресцентные: новый солнечный элемент зарядит электронику от любой лампы
Ученые НИТУ МИСИС представили промышленные прототипы перовскитных солнечных элементов с рекордным КПД при разном сочетании цветов света — 36,1%. Оптические свойства предложенного перовскита позволяют эффективно преобразовывать свет различных цветовых температур в электроэнергию. В будущем разработка ученых позволит производить гибкие солнечные батареи, способные работать в условиях низкой освещенности. Результаты исследования опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Перовскитные тонкопленочные фотоэлементы — динамично развивающаяся технология солнечных батарей нового поколения. У тонкопленочных устройств данного типа есть ряд преимуществ в сравнении с традиционными кремниевыми: они дешевле в производстве и обладают высокой гибкостью, так как есть возможность изготавливать их на подложках из пластика.
Солнечные батареи могут использоваться не только для преобразования белого солнечного света в энергию, но и для конверсии света искусственных источников — светодиодных или флуоресцентных ламп. Однако свет от различных источников, в том числе от солнца в разное время суток, может иметь разную цветовую температуру с разным балансом синего, зеленого и красного. При этом эффективность солнечных элемента может значительно меняться.
Ученые Университета науки и технологий МИСИС получили прототип перовскитного солнечного элемента с повышенным содержание брома, который в 2,5 раза эффективнее кремния — самого распространенного компонента для солнечных батарей — при разном сочетании цветов света. При «теплом» освещении, предложенный исследователями материал дает максимальный возможный на данный момент коэффициент полезного действия (КПД) для перовскитной фотовольтаики — 36,1%.
«Перовскит с повышенным содержанием брома крайне эффективно преобразуют цвета различных цветовых температур в электроэнергию при, так называемом, горячем освещении (1700 Кельвин). Бром, в данном случае, помогает сдвигать край спектра поглощения в область высокоэнергетических фотонов», — рассказала соавтор работы, инженер лаборатории Перспективной солнечной энергетики Университета МИСИС Нигина Талбанова.
Как отмечают исследователи, разработка может найти применение в помещениях с низкой освещенности, например для питания сенсоров и датчиков «умного дома» внутри помещений. Созданные прототипы фотомодулей готовы к промышленному масштабированию.