Перовскит завоевывает популярность

Сегодня ведутся активные разработки в области развития технологий солнечной энергетики. При этом одной из самых важных и сложных задач инженеров является увеличение длительной устойчивости при генерации энергии фотоэлектрических модулей (ФЭМ).

Появление в 21 веке тонкопленочных технологий в производстве солнечных панелей пробудили у разработчиков немалый интерес к минералу перовскиту (титанату кальция). Он является одним из самых распространенных на земле минералов и был открыт немецкими геологами более 170 лет назад. До последнего времени перовскит широко использовался преимущественно в качестве диэлектрика и до поры до времени он не рассматривался для создания ФЭМ. Главной причиной этому была невозможность добиться длительной устойчивости при генерации энергии. Но первые же эксперименты подтвердили, что передачу электрического заряда перовскитные солнечные элементы осуществляют ничуть не хуже «классики» из кремния. Кроме того, оказалось, что добыча в промышленных масштабах титаната кальция дешевле, а его производство проще.

Главной проблемой получения энергии из этого фантастически перспективного полупроводника является быстрая потеря стабильности его структуры под воздействием высокой температуры. Устранить данный недостаток можно было только одним путем — перестроить расположение молекул внутри слоя вещества. Этот процесс идет до сих пор, и каждая новая модификация структуры становится все более стабильной, а солнечные перовскитные элементы — производительней.

В процессе поиска оптимальных решений инженерами было найдено компромиссное решение использования уникальных свойств титаната кальция. В итоге на свет появились тандемные фотоэлектрические батареи, в которых слой перовскита работал параллельно со слоем электроактивного силикона. В опытных образцах 2021 года прототипы таких панелей показывали эффективность 26,3%, промышленных — 23–25%. При этом структурная целостность без потери эксплуатационных характеристик по расчетам должна сохраняться от 3 до 5 лет. Это, при кратно более низкой цене производства, уже сделает перовскитные солнечные батареи очень серьезным конкурентом «классики».