Солнечные элементы достигают высокой эффективности в помещении

Энергия

Редакция сайта «Технологические инновации» — 10 июля 2025 г.

Звездой нового солнечного элемента является его материал – перовскит. [Изображение: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Перовскитные солнечные элементы

Солнечная энергия вскоре утратит свое точное и строгое значение из-за появления новой технологии солнечных элементов.

Перовскитные солнечные элементы стали более доступной и эффективной альтернативой традиционным кремниевым солнечным элементам благодаря своей структуре и физической гибкости. Высокая эффективность преобразования энергии (количество энергии, генерируемой из энергии, достигающей элемента) делает эти элементы подходящими для генерации электроэнергии с использованием более слабых источников света.

Действительно, Цзя-Цзе Сюй и его коллеги из Национального университета Цзяотун на Тайване создали перовскитные солнечные элементы, которые эффективно преобразуют внутреннее освещение в электрическую энергию — солнечные элементы, которые обходятся без прямого солнечного света.

«Наиболее распространёнными солнечными элементами на рынке являются кремниевые солнечные панели», — прокомментировал профессор Фан-Чун Чен. «Однако перовскитные солнечные элементы могут быть тонкими, лёгкими, гибкими и даже полупрозрачными, в то время как кремниевые панели жёсткие и тяжёлые, что ограничивает их применение на плоских, прочных поверхностях».

И дело не только в том, где разместить панели: в помещении перовскитные элементы более эффективны, чем кремниевые.

При стандартном солнечном свете (почти 12 000 люкс) перовскитные элементы достигли эффективности преобразования энергии 12,7%, что по сравнению с лучшими кремниевыми солнечными элементами (26%) не так уж много. Однако при освещении 2000 люкс перовскитные элементы достигли впечатляющего КПД 38,7%, что составляет лишь малую долю от яркости солнечного света в солнечный день и соответствует уровню освещенности в офисах.

Текстуры поверхности слоёв перовскита, приготовленных в различных условиях, для поиска наилучшего способа устранения дефектов материала. [Изображение: Chia-Tse Hsu et al. - 10.1063/5.0260714]

Запретная группа

Чтобы создать солнечный элемент, способный преобразовывать внутренний свет в электричество, исследователям необходимо было отрегулировать ширину запрещенной зоны перовскита.

Ширина запрещенной зоны (или ширина запрещенной зоны) определяет минимальную энергию, необходимую для перехода электронов на более высокие энергетические уровни. Различные значения ширины запрещенной зоны могут поглощать свет с разной длиной волны. Регулируя соотношение молекул в растворах, используемых для формирования слоев перовскита, из которых состоят солнечные элементы, исследователи смогли добиться идеальной ширины запрещенной зоны для поглощения внутреннего света — настройка, невозможная в кремниевых солнечных элементах.

«Внутренняя эффективность перовскитных солнечных элементов выше, а это значит, что фотоэлектрические продукты могут лучше подходить для универсального использования, включая использование на открытом воздухе, в помещениях и других условиях слабого освещения и облачности», — сказал Чэнь. «К сожалению, регулировка ширины запрещённой зоны имеет негативный эффект: она приводит к дефектам в слоях перовскита. Чтобы компенсировать потерю эффективности, мы предложили метод устранения этих дефектов».

Несколько неожиданно, но метод, использованный группой ученых, сделал солнечный элемент менее подверженным коррозии и даже повысил его общую эффективность.

«Изначально мы надеялись лишь на то, что наш подход сможет повысить эффективность устройства», — сказал Чэнь. «Поскольку низкая надёжность перовскитных солнечных элементов представляет собой серьёзную проблему для их внедрения, мы надеемся, что наш метод проложит путь к коммерциализации перовскитных солнечных панелей».

Другие новости о:

Больше тем