Найден новый способ повысить энергоэффективность солнечных батарей

Исследование заключалось в том, чтобы попробовать увеличить концентрацию света внутри самих солнечных элементов, использую при этом кремний: «Просто встроить кремний в структуру перовскита было бы странным решением. Однако его можно встраивать в виде наночастицы. Такие частицы работают как наноантенны ― падая на них, свет “запирается” и резонирует. А чем дольше свет находится в фотоактивном слое, тем больше он поглощается материалом», - объясняет профессор Нового физтеха ИТМО Сергей Макаров.

Разработанная учеными паста из наночастиц кремния и диоксида титана наносится в качестве дополнительного слоя при производстве солнечных элементов. Содержащиеся в ней Ми-резонансные частицы позволяют контролируемо управлять количеством поглощенного света и увеличивать генерацию фототока в структуре, что позволило довести эффективность солнечных элементов до 21%. 

Солнечные элементы производятся методом spin coating (последовательное проливание жидких слоев друг поверх друга). Это позволяет создавать очень тонкие пленки, а также гибко варьировать их толщину и концентрацию. 

«Преимущество жидких методов в том, что мы можем легко дозировать количество сухих наночастиц в растворе. Вопрос был в том, в какой слой поместить эти Ми-резонансные частицы. Если поместить их в сам перовскитный слой, то они будут “съедать” фотоактивные области в нем. Если поместить их в верхний транспортный слой, то пока свет до него доберется через все нижележащие слои, он уже будет большей частью поглощен. Поэтому мы разместили их в нижнем слое под перовскитом - так они находятся ближе к источнику света и более эффективно работают как антенны», - рассказывает младший научный сотрудник Нового физтеха ИТМО Александра Фурасова.

Результат работы исследователей опубликован в журнале Nano Energy.