Создан новый класс солнечных элементов из перовскита без свинца

Перовскит называют перспективным материалом для производства фотоэлектрических панелей: он дешев и отличается высокой производительностью, однако имеет в своем составе свинец - химически неустойчивый и токсичный элемент. Вредоносность свинца является одним из главных сдерживающих факторов развития

Перовскит называют перспективным материалом для производства фотоэлектрических панелей: он дешев и отличается высокой производительностью, однако имеет в своем составе свинец - химически неустойчивый и токсичный элемент. Вредоносность свинца является одним из главных сдерживающих факторов развития технологии и коммерческого успеха перовскитовых солнечных панелей.

Предыдущие попытки удалить свинец из перовскитовых соединений понизили токсичность материала, но одновременно привели к снижению показателей конверсии света в электричество. Работы в этом направлении продолжаются, и исследование, проведенное учеными научно-технологического института Ульсана (UNIST), открывает новые возможности для создания следующего поколения солнечных панелей на основе перовскита без применения свинца.

В качестве альтернативного материала ученые взяли двойной перовскит Cs2SnI6, поверхностные состояния и возможности которого до сих пор оставались малоизученными. Объектом комплексного исследования стал механизм передачи заряда и потенциал поверхностного состояния двойного перовскита в соответствии с шириной запрещенной энергетической зоны. Методами исследования соединения были выбраны циклическая вольтамперометрия и анализ методом Мотта-Шоттки.

Читайте также: Органические солнечные элементы получили новый рекордный КПД в 12,25%

Исследование продемонстрировало высокую окислительно-восстановительную активность (т.н. редокс-активность) поверхностного состояния и способность быстро заряжаться и разряжаться под действием йодистых редокс-медиаторов.

Доказанная передача заряда через поверхностное состояние Cs2SnI6 поможет разработать зарядные устройства из перовскита без использования свинца. Ученые создали гибридную солнечную панель, в которой Cs2SnI6 выступает восстановителем заряда для сенсибилизированной органическим красителем солнечной ячейки. Такие ячейки вырабатывают электрический ток при восстановительном процессе в оксидированном органическом красителе.

Благодаря большому объему электрического заряда в органическом красителе, который образует прочную связь с поверхностным состоянием Cs2SnI6, удается произвести больше электрического тока. В свою очередь двойной перовскит Cs2SnI6 продемонстрировал высокую эффективность переноса заряда с увеличением плотности фототока на 79% по сравнению с обычным жидким электролитом.

Читайте также: Новый дешевый метод создания перовскитных фотоэлементов открыт учеными Литвы и Германии

Источник: eurekalert.org