Инженеры из Южнокорейского Института науки и технологий (UNIST) совершили прорыв в технологии солнечных элементов, создав батареи из квантовых точек с рекордной эффективностью - 18,1%.
Квантовые точки - это крошечные полупроводниковые кристаллы, эффективно поглощающие и излучающие свет. Их размер определяет диапазон взаимодействующего света, что делает их полезными в дисплеях и сенсорах.
Но наибольший потенциал они раскрывают в солнечных батареях. В большинстве коммерческих моделей используется сплошной светопоглощающий слой, ограничивающий диапазон батареи. Квантовые точки же, благодаря разным размерам, могут фокусироваться на разных участках спектра, повышая общую эффективность. К тому же, они дешевы, легко производятся и превращаются в распыляемый раствор.
Исследователи UNIST усовершенствовали технологию. Органические материалы обладают теоретически максимальной эффективностью, но страдают от нестабильности под воздействием солнца и погоды. Поэтому обычно используют более стабильные, но менее эффективные неорганические материалы.
Команда UNIST изготовила квантовые точки из органического перовскита и разработала новый метод их закрепления на подложке, благодаря чему удалось разместить их плотнее. Это привело к рекордному повышению эффективности батарей, с 16,6% в 2020 году до 18,1% сейчас. Результат подтвержден Национальной лабораторией возобновляемой энергии США (NREL).
Но главное - полученные батареи оказались очень стабильными и надежными:
- Батареи сохранили эффективность на 98% после 1200 часов под нормальными условиями.
- Они сохранили эффективность на 92% после 300 часов при повышенной температуре 80°C.
- Они сохранили эффективность на 99% после двух лет хранения.
Пока квантовые точки не догоняют по эффективности кремниевые батареи, имеющие 50-летнюю историю развития и приближающиеся к своему теоретическому пределу. Но, начиная с 2010 года, когда их эффективность была менее 4%, прогресс впечатляет. Усовершенствованная технология производства и низкая стоимость должны способствовать их широкому распространению и превращению различных поверхностей в генераторы энергии.
Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.
