Перовскиты или будущее солнечной энергетики

Перовскиты — очень перспективный класс минералов, который привлекает ученых всего мира. Их обнаружили еще в первой половине XIX века на Урале, но только в XXI веке исследователи начали активно изучать их свойства для применения в таких областях как солнечная энергетика, фотоника, нелинейная оптика. К сожалению, у этих минералов есть один существенный минус — они легко разрушаются. Однако ученым из Уральского государственно университета (УрФУ) и их коллегам из Индии впервые удалось стабилизировать материал.

Разработанный метод промышленного синтеза высокостабильных перовскитов позволяет эффективно использовать этот материал в энергетике и электронике. А КПД перовскитных элементов, который составляет примерно 25%, может поставить их на одну ступень с полупроводниками. При этом технология их изготовления намного проще, а также они легко могут быть размещены на гибкой поверхности.

В ходе своей работы международная команда ученых смогла разработать порошковые перовскиты с высокой стабильностью, которая не менялась в течение года наблюдений. Более того, исследователям удалось синтезировать сразу же серию порошков: MAPbI3, MAPbBr3, FAPbI3, FAPbBr3, CsPbI3 и CsPbBr3. Это стало возможно благодаря химической обработке высокотемпературным антирастворительным методом. «Повышение стабильности вещества обеспечивается за счет высокой кристалличности и уменьшения границ зерен. Это открывает большие возможности для полноценного применения таких материалов в будущем», — говорит автор исследования Ражеш Кумар Манавалан.

На данный момент самая перспективная область применения перовскитов — это солнечная энергетика, так как в начале века ученые выяснили, что данный материал прекрасно абсорбирует свет. Традиционные солнечные батареи делают из кремния, при толщине в 180 микрон они поглощают столько же света, сколько перовскит поглотит при 1 микроне. Все дело в том, что, несмотря на примерно одинаковую эффективность передачи электрического заряда под действием света, спектр преобразуемого в электричество света у перовскита шире, чем у кремния.

Такая способность этих минералов может помочь солнечной энергетике производить невероятно дешевую электроэнергию. По подсчетам аналитиков, кремневые батареи стоят сегодня в среднем 0.75 долларов за 1 кВт, но батареи на основе перовскита могут снизить стоимость до 0.10 – 0.15 долларов за 1 кВт. То есть производство и эксплуатация может стать в 5 – 7 раз дешевле, при этом количество электроэнергии останется прежним.