Меняем бром на йод: новый подход к материалам в гелиоэнергетике
В первую очередь, их производство в 5-7 раз дешевле, а также они более тонкие, но при этом не менее эффективные. Для сравнения – толщина кремниевого элемента 180 микрон, и он поглощает столько же света, сколько перовскитовый с толщиной в 1 микрон. Еще одно преимущество перовскитных фотоэлементов: получение их простым осаждением из раствора, по принципу того, как печатаются буквы на струйном принтере. Это гораздо проще производства кремниевых батарей, для которых необходим сверхчистый кремний, вакуумные камеры и сложный алгоритм его осаждения на подложку.
Несмотря на эффективность перовскитовых солнечных элементов, их повсеместное применение было ограничено двумя факторами: нестабильностью галогенидов свинца и высокой токсичностью данного метала. Разработка российских ученых позволяет устранить обе эти проблемы, а также увеличить объемы преобразования солнечных лучей в энергию благодаря использованию комплексного бромида сурьмы. Экологически чистый полупроводник продемонстрировал рекордный КПД с момента изобретения перовскитовых пластин.
В современной солнечной энергетике стоимость фотоэлемента не так принципиальна, как его КПД. За последние десять лет цена их снизилась в несколько раз. Поэтому в стоимости киловатта установленной мощности солнечной электростанции более 50% занимают поддерживающие конструкции, опоры, зарплата сотрудников и другие расходы на содержание инфраструктуры — но не сами солнечные батареи. Если к кремниевым фотоэлементам добавить более дешевый слой перовскитов, владелец гелиоэлектростанции не понесет существенно свои затраты. В то же время рост КПД с 25% до 28% позволит нарастить объемы выручки на 10-12%.
Полупроводниковые материалы на основе комплексных галогенидов сурьмы и висмута, которые теперь смогут применяться в солнечных батареях, позволяют заменить токсичный бром в оборудовании для зеленой генерации на йод, что значительно оптимизирует кристаллическую структуру галогенида висмута. Например, позволяет настраивать цветовой спектр поглощения солнечного света для большей эффективности генерации.
Автор: Олег Шевцов, генеральный директор ООО «Трансэнерком»
Перовскитовые солнечные элементы имеют преимущества перед наиболее распространенными сейчас кремниевыми пластинами для солнечных панелей.