Ученые смоделировали 1627 новых конфигураций солнечных батарей на основе халькогенидных перовскитов. Эти материалы оказались не только безопаснее традиционных, содержащих свинец, но и не уступают им по эффективности. Исследование опубликовано в журнале Solar Energy Materials and Solar Cells.
В свое время появление свинцово-галогенидных перовскитных солнечных элементов (LHPSC) стало технологическим прорывом в фотоэлектрической промышленности: однопереходные фотоэлементы достигли КПД 25%, а тандемные конструкции — до 29%. Однако их токсичность, низкая стабильность и недолговечность серьезно ограничивают массовое применение.
Теперь же группа химиков из Автономного университета Керетаро (Мексика) решила заменить опасные компоненты, не жертвуя производительностью. В качестве основы они выбрали алькогенидные перовскиты SrHfSe3 — химически стабильные и нетоксичные полупроводники. Ученые разработали солнечные панели из нескольких слоев, где в качестве дырочного проводника сначала использовался дисульфид молибдена (MoS2), а затем его заменяли на другие перспективные материалы: неорганические полупроводники, полимеры и двумерные наноматериалы максены.
Исследователи протестировали 1627 различных комбинаций солнечных элементов на основе нового материала SrHfSe3 CPs. В ходе моделирования удалось оптимизировать параметры с учетом условий, приближенных к реальным. Три конфигурации продемонстрировали наивысшую эффективность: с проводящими слоями SnS (КПД 27,87%), CPE-K (27,39%) и Ti2CO2 (26,3%).
Стоит отметить, что вопрос экологичности и надежности солнечных панелей остается ключевым на пути их массового внедрения как на земле, так и за ее пределами.
