Как сделать солнечную батарею c рекордной эффективностью? Новый подход китайских ученых

Как создать солнечную батарею, которая была бы не только дешевой, но и эффективной? Этот вопрос волнует многих ученых и инженеров, которые ищут альтернативные источники энергии для земных нужд. Одним из возможных решений является использование антимонида трисульфида (Sb 2 S 3) в качестве поглотителя света в солнечных элементах. Это вещество обладает рядом преимуществ, таких как низкая стоимость, хорошая стабильность и высокий коэффициент поглощения света. Однако, у него есть и недостатки, например, низкая подвижность носителей заряда и сложность формирования однородного слоя на подложке.

Недавно группа китайских ученых предложила новый подход для повышения эффективности солнечных батарей на основе Sb 2 S 3. Их идея заключается в создании параллельного плоского гетероперехода (PPHJ) между двумя типами солнечных элементов, соединенных параллельно. Такая архитектура позволяет увеличить площадь поглощения света и улучшить транспорт электронов к сборному электроду. Кроме того, она упрощает процесс изготовления солнечных батарей, так как не требует наличия промежуточного слоя для рекомбинации противоположных зарядов от верхнего и нижнего солнечных элементов.

В эксперименте ученые использовали Sb 2 S 3 в качестве поглотителя света и CH 3 NH 3 PbI 3 в качестве транспортера электронов. Они показали, что такой солнечный элемент достигает эффективности 8.32%, что является рекордным показателем среди всех солнечных батарей на основе Sb 2 S 3. Для сравнения, обычный солнечный элемент с плоским гетеропереходом между Sb 2 S 3 и CH 3 NH 3 PbI 3 имеет эффективность около 6%. Ученые также провели подробный анализ механизма работы солнечного элемента с параллельным плоским гетеропереходом и выявили факторы, влияющие на его производительность.

Это исследование открывает новые перспективы для концептуального дизайна дешевых и эффективных частично или полностью неорганических солнечных батарей, способствуя их развитию. Оно также демонстрирует потенциал Sb 2 S 3 как перспективного материала для фотовольтаики, который может быть улучшен с помощью различных стратегий.