Фотоэлементы из перовскита: пять граммов на квадратный метр
Фольга из перовскита. Масштабная линейка 1 см
Судя по всему, фотоэлементы из перовскита вместо кремния становятся одной из самых перспективных технологий изготовления солнечных панелей. В России такие исследования вести опасно, а вот зарубежные учёные добились определённых успехов.
В апреле 2015 года было опубликовано исследование с оценкой энергоэффективности солнечных панелей из перовскита. Авторы показали, перовскит теоретически превосходит кремний по отношению энергозатрат к генерируемой энергии. Солнечным панелям из кремния требуется около двух лет, чтобы вернуть энергию, потраченную на добычу и очистку минерала, производство и установку батарей.
Панели из перовскита окупаются за два-три месяца.
У фотоэлементов из перовскита КПД всего 11–12% — это меньше, чем у кремниевых аналогов. Но всё равно перовскит на порядок выгоднее с точки зрения энергоэффективности.
Технология перовскитовых панелей очень быстро прогрессирует. К тому же, возможность изготовления токогенерирующей плёнки толщиной в несколько микрометров открывает совершенно потрясающие новые возможности. Такую сверхтонкую гибкую фольгу толщиной 3 мкм как раз недавно изготовили химики из Линцского университета им. Иоганна Кеплера (Австрия). Статья опубликована 24 августа 2015 года в журнале Nature Materials.
Австрийцы сумели значительно оптимизировать техпроцесс изготовления фотоэлементов и повысить стабильность химиката в воздушной среде. То есть теперь не нужна трудоёмкая и дорогая инкапсуляция: панели работают без защитной оболочки. Химической стабильности в воздухе добились за счёт применения прослойки из хрома и оксида хрома, которая защищает верхние металлические контакты от реакции с перовскитом.
Фольга из перовскита имеет толщину всего три микрометра. Неудивительно, что материал демонстрирует феноменальный показатель энергоотдачи: 23 ватта на грамм.
Квадратный метр фотоэлементов весит всего 5,2 грамма и генерирует 120 ватт мощности!
Изобретатели предлагают использовать легковесную фольгу для энергопитания беспилотных летательных аппаратов (от больших самолётов до маленьких квадрокоптеров), метеорологических зондов и воздушных шаров с видеокамерами типа «Око», которые непрерывно находятся в воздухе и следят за территорией.
Для справки. Перовскит — сравнительно редкий на Земле минерал, титанат кальция. Эмпирическая формула: CaTiO3. Впервые обнаружен немецким геологом Густавом Розе в 1839 году в Уральских горах и назван в честь российского государственного деятеля графа Льва Перовского, который коллекционировал минералы. Журнал Science включил перовскит в топ-10 прорывов 2013 года, подразумевая возможность его использования в солнечной энергетике.
