Это позволит сделать их гораздо дешевле

Российские материаловеды выяснили, как можно поменять форму солнечных батарей на базе так называемых перовскитов таким образом, что они станут похожими на стиральную доску или другую ребристую поверхность. Это заметно повысит эффективность их работы, сообщила пресс-служба МГУ имени М.В. Ломоносова со ссылкой на статью в научном журнале RCS Advances.

"Наш подход основан на явлении роста кристаллов в ограниченном пространстве. Чтобы получить слой перовскита с определенным рельефом поверхности, нужно нанести несколько капель реактива на пленку из металлического свинца и прижать ее штампом. Реакция протекает очень быстро и уже через пару минут мы получаем слой с нужной текстурой", - рассказал один из авторов работы, сотрудник МГУ Алексей Тарасов.

Исследователи работали с полупроводниковыми материалами с достаточно необычными свойствами и структурой. По своему устройству они похожи на природный минерал перовскит, который хорошо поглощает свет и превращает его в другие формы энергии. Для упрощения они называют перовскитами и искусственный материал, который получается в результате.

У кремния и прочих полупроводников, которые могут поглощать свет, обычно симметричная кристаллическая структура, в результате чего электроны, которые "выбиты" частицами света, могут двигаться внутри них в самые разные стороны. У перовскита же, напротив, сложная структура, которая связана с тем, как внутри него расположены "кубы" из атомов металлов и восьмигранники из атомов кислорода.

Они особым образом взаимодействуют друг с другом, благодаря чему электроны внутри перовскитов текут только в одном направлении. Это значительно повышает КПД солнечных батарей на их базе, которые преобразуют сейчас около 25-27% энергии солнечного света в электрический ток, что очень близко к теоретическому максимуму.

"Стиральная доска" для света

Тарасов и его коллеги выяснили, как можно сделать перовскиты еще более эффективными и интересными для коммерческого применения, выяснив, как можно "печатать" не только плоские, но и текстурированные их слои.

Изучая структуру крыльев некоторых видов бабочек, физики давно заметили, что неровности поверхности заставляют свет рассеиваться активнее. При этом он сталкивается с непрозрачным материалом, что приводит к его более эффективному поглощению и росту КПД батарей.

Российские ученые выяснили, что перовскиты подобной формы можно получать напрямую из базовых реактивов, которые используются при их синтезе, не прибегая при этом к трудоемким или дорогим методам обработки поверхностей или синтезу наночастиц. Для этого достаточно взять соединение йода, аммиака и метана и обработать им пластинку из свинца, которая помещена в форму с особым рельефом поверхности.

Реакции между свинцом и солями йода приведут к тому, что внутри этого "штампа", как называют такую конструкцию ученые, начнут формироваться кристаллы перовскитов. Когда эти кристаллы достигнут границ формы, они перестают расти. Этот процесс продолжается до тех пор, пока они не заполняют весь штамп, порождая пленку из перовскитов с той формой, которую хотели увидеть химики.

Аналогичным образом, по словам Тарасова и его коллег, можно нанести подобное рельефное покрытие на уже существующие пленки из перовскитов. Это может значительно удешевить производство солнечных батарей и ускорит их проникновение в повседневную жизнь человека, отмечают ученые.