Традиционные фотоэлектрические элементы из кремния уступают перовскитным по эффективности, гибкости и безопасности, хотя имеют свои недостатки.
Перовскит привлекает много внимания в сфере солнечной энергетики, поскольку обещает значительно увеличить эффективность панелей. Vattenfall, один из крупнейших поставщиков электричества и тепла в Европе, объяснил, почему этот материал так важен, ссылаясь на ученых.
Перовскит относится к классу материалов, которые имеют определенную кристаллическую структуру, названную в честь минерала перовскита, открытого в Уральских горах русским ученым Львом Перовским. Химически они часто состоят из соединений, которые объединяют органические молекулы, металлы (такие как свинец или олово) и галогениды (хлор, бром или йод).
В фотоэлектрических элементах сегодня используют синтетические перовскиты, впервые описанные в 1970 году. Они способны эффективно поглощать свет и преобразовывать его в электричество. Перовскит гибкий, легкий и может быть произведен с использованием менее энергоемких процессов, чем традиционные кремниевые солнечные элементы. Перовскитные панели можно сделать тонкими (до 500 нанометров) и полупрозрачными, например, чтобы ставить вместо окон.
В Японии ученые и правительство надеются, что перовскит может увеличить производство энергии в стране. Британские ученые в Оксфорде изучают использование крошечных перовскитных солнечных элементов в небольших электрических устройствах. Различные научно-исследовательские институты сообщают о более чем 26-процентной эффективности перовскитных солнечных элементов.
В Университете Линчепинга в Швеции профессор Фэн Гао возглавляет исследовательскую группу, занимающуюся органическими и перовскитными полупроводниками. Он объяснил изданию THE EDIT, что перовскитные солнечные элементы — недорогие и простые в изготовлении, при этом обеспечивают высокую эффективность преобразования энергии. Их также можно окрашивать в разные цвета, что выгодно для встроенных в здания фотоэлектрических систем по эстетическим причинам. Кроме того, из перовскитов можно делать гибкие панели для крепления к разным типам поверхностей.
Чтобы добыть энергию для производства перовскитных солнечных элементов, требуется всего несколько месяцев, а для кремниевых — более года. Их можно объединять с другими солнечными элементами для создания тандемных, чтобы еще больше увеличить производительность.
По словам Фэн Гао, у его команды есть срочные новости о перовските, как материале для "зеленой" энергетики — результаты будут опубликованы в крупном научном журнале Nature. Они показывают, что можно перерабатывать все компоненты из деградировавших перовскитных солнечных элементов, используя безвредные растворители.
"Новые перовскитные солнечные элементы, изготовленные из переработанных, обеспечивают такую же высокую эффективность преобразования энергии, как и изготовленные из свежих материалов. Мы даже можем повторять этот процесс переработки несколько раз", — заявил профессор.
Геррит Бошлоо, профессор кафедры химии в Университете Уппсалы в Швеции, — еще один ученый, интересующийся этим материалом. Его кафедра использует перовскит в ряде проектов с 2012 года. Для Бошлоо наибольший потенциал перовскита лежит на его неизведанной территории. Хотя мы точно знаем, где находимся с обычными кремниевыми солнечными элементами, возможности перовскита кажутся безграничными.
"Кремниевые солнечные элементы работают удовлетворительно, но мы довели их до предела. Перовскит может быть еще лучше и эффективнее. Для меня, как для ученого, это волнительно", — говорит Геррит Бошлоо.
Перовскит имеет и свои недостатки. Кремниевые солнечные элементы работают надежно и предсказуемо, перовскитные же менее стабильны и быстрее деградируют, что значительно сокращает срок службы. Для производства во многих случаях нужен свинец, что может привести к проблемам со здоровьем людей и загрязнением окружающей среды.