Новый тип перовскитовых элементов разработан учеными

01.09.2017, 03:05 Наука

Новый тип фотогальванических элементов разработан учеными Стэнфордского университета.

Группа исследователей во главе с Рейнхольдом Даускардтом использовала дизайн, аналогичный тому, что есть в глазах насекомых, для защиты перовскита от ухудшения при воздействии тепла, влаги или механического напряжения. «Перовскиты — многообещающие, недорогие материалы, которые преобразуют солнечный свет в электричество так же эффективно, как обычные солнечные элементы из кремния», говорит Даускардт. «Проблема в том, что перовскиты чрезвычайно нестабильны и хрупки».

Большинство солнечных устройств используют плоский дизайн. Но этот подход плохо работает с перовскитными солнечными батареями. «Перовскиты — самые хрупкие материалы, которые когда-либо проверялись в истории нашей лаборатории», поясняет соавтор Николай Ролстон. «Эта хрупкость связана с солеобразной кристаллической структурой, которая обладает механическими свойствами, подобными поваренной соли».

«Мы были вдохновлены сложным глазом мухи, которая состоит из сотен крошечных сегментированных объектов. Он имеет сотовую форму со встроенной избыточностью: если вы потеряете один сегмент, будут действовать сотни других. Каждый сегмент очень хрупкий, но он экранируется стенкой каркаса вокруг него», говорят авторы. Используя такой глаз в качестве модели, инженеры Стэнфорда создали составную солнечную ячейку из перовскитных микроэлементов, каждая из которых инкапсулирована в шестиугольный каркас шириной в 500 микрон.

«Каркас сделан из недорогой эпоксидной смолы, широко используемой в микроэлектронике», говорит Ролстон. «Он устойчив к механическим нагрузкам и, таким образом, устройство более устойчиво к разрушению».

Испытания, проведенные во время исследования, показали, что такая оболочка мало повлияла на способность перовскита превращать свет в электричество. «Мы получили почти такую же эффективность преобразования энергии из каждой маленькой перовскитовой ячейки, как от плоской солнечной батареи. Таким образом, мы достигли огромного увеличения сопротивления трещинам без потери эффективность», отметили разработчики.

В ходе дальнейших экспериментов выяснилось, что новые элементы не теряют производительности при длительном воздействии тепла и влажности. «Мы очень рады этим результатам. Это новый способ мышления в проектировании солнечных батарей», утверждают авторы.