Исследователи из МИСИС разработали новый метод нанесения прозрачных электродов с оксидом индия-олова на солнечные панели из перовскита. Этот подход повышает эффективность работы панелей и делает их полупрозрачными. Результаты исследования опубликованы в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
Учёные из Университета науки и технологий МИСИС поставили перед собой задачу создать солнечные панели, способные генерировать энергию и пропускать свет. Для этого они использовали искусственный кристаллический материал перовскит и специальные прозрачные электроды, обеспечивающие хорошую электропроводность.
В настоящее время в промышленности для этих целей используется оксид индия-олова, который наносится на перовскитные солнечные элементы методом магнетронного напыления. Однако, как сообщили в университете, этот метод не подходит для создания высокоэффективных батарей. Оксид индия-олова, нанесённый таким образом, имеет множество дефектов и не обладает необходимыми свойствами. Более того, во время магнетронного напыления перовскит и другие слои батареи повреждаются. В результате КПД солнечных батарей оказывается низким.
Исследователи НИТУ МИСИС создали методику нанесения оксида индия-олова с использованием ионно-лучевого напыления. По их мнению, этот метод даёт возможность получить оксид индия-олова с требуемыми характеристиками без применения высоких температур и без повреждения остальных слоёв батареи.
Исследователи создали полупрозрачные солнечные элементы и обнаружили, что использование ионно-лучевого напыления повышает КПД с 3,12 % (элемент с оксидом индия-олова, нанесённым методом магнетронного распыления) до 12,65 % для элемента, созданного с помощью ионно-лучевого напыления.
«Наша разработка поможет создать два типа солнечных элементов: тандемных и полупрозрачных, которые можно встраивать в окна домов», — рассказал инженер Лаборатории перспективной солнечной энергетики [L.A.S.E] НИТУ МИСИС Лев Лучников.
По его словам, тандемные солнечные элементы — это многослойная фотовольтаическая структура, где два или более фотоактивных материала соединены последовательно для более эффективного использования солнечного света благодаря расширению спектральной области поглощения излучения.
Полупрозрачные солнечные панели не только производят электроэнергию, но и пропускают видимый свет. Исследователи считают, что благодаря этому свойству архитекторы и дизайнеры смогут интегрировать солнечные панели в окна, фасады и другие части зданий различными способами.
По мнению разработчиков, преимущество этого метода заключается в его более низкой стоимости по сравнению с другими методами нанесения ITO на солнечные панели, такими как магнетронное напыление с низкой скоростью или использование графеновых электродов и металлических нанопроволок, которые делают батареи дороже и требуют больше времени и ресурсов для производства.
В исследовании принимали участие учёные из Национального исследовательского технологического университета «МИСиС», Института физической химии и электрохимии имени А. Н. Фрумкина Российской академии наук, Сколковского института науки и технологий, Римского центра гибридной и органической солнечной энергетики и Туринского университета.
Работа была поддержана Министерством науки и высшего образования Российской Федерации в рамках программы «Приоритет-2030». В дальнейшем учёные планируют продолжить разработку тандемных солнечных элементов на основе перовскита и кремния.
По материалам:
ria
