Разработан новый класс солнечных батарей с перовскитными материалами без свинца
Специалисты Ульсанского научно-технологического университета (UNIST) совершили прорыв в создании нового поколения солнечных батарей на основе перовскита, не содержащего свинца.
Свинцовые версии материала уже привлекли внимание научного сообщества как многообещающее сырье для недорогих и эффективных гелиопанелей, сообщает eurekalert.org. Но внутренняя нестабильность и токсичность металла ставят под сомнение рентабельность таких перовскитов. Альтернативой считаются материалы без свинца. Но их пока мало используют из-за низкой эффективности.
Недавнее исследование, проведенное под руководством профессора Тэ Хюк Квона из UNIST, помогло продвинуться в данном направлении. Команда создала новый вид перовскита без свинца. Материал имеет многообещающие электронные свойства и может работать как регенератор заряда в сенсибилизированных красителем солнечных батареях. Он повышал общую стабильность и эффективность установок.
Результаты проекта описаны в журнале Advanced Materials.
Среди различных альтернатив свинцу, команда использовала вакансий-упорядоченный двойной перовскит (Cs2SnI6). Несмотря на перспективные показатели, ученым мало известно о состояниях поверхности и функциях таких материалов.
Команда постаралась заполнить этот пробел. Специалисты изучили механизм передачи заряда в Cs2SnI6, с целью понять функции поверхностного состояния, чей потенциал связан с шириной энергетической щели. Для этого они разработали систему на 3 электродах. Они также использовали циклическую вольтамперометрию и анализ Мотта-Шоттки.
В результате выяснилась высокая окислительно-восстановительная активность поверхности Cs2SnI6. Оказалось также, что материал эффективно заряжается и разряжается в присутствии редокс-медиаторов из йодида. Системы на основе перовскита подтвердили, что передача заряда происходит с помощью его поверхностного состояния.
«Это открытие поможет в дизайне будущих электронных и энергетических устройств», — сказал доктор Хён О Шин.
Используя новую стратегию, команда создала гибридную солнечную батарею, сенсибилизированную органическими красителями, на основе регенератора заряда из Cs2SnI6. Такие установки генерируют ток в процессе возврата окисленного пигмента в начальное состояние. Перовскит повысил плотность фототока на 79%, в сравнении со стандартными жидкими электролитами.
