Вчені з Технічного університету Дрездена (IAPP) у співпраці з колегами з Сеульського національного університету (SNU) та Корейського університету (KU) продемонстрували роль повторного використання фотонів (відомого як «рециркуляція фотонів») та ефекти світлорозсіювання в перовскітних фотоелементах, що відкриває дорогу до високо перетворення сонячної енергії. Дослідження було опубліковано у відомому журналі Science Advances.
Металогалогенідні перовскіти привертають велику увагу вчених як напівпровідники нового покоління для перетворення сонячної енергії. З моменту першої демонстрації ККД 3,8% у 2009 році їх ефективність швидко зросла, і сучасні фотоелементи на основі перовскіту демонструють ефективність понад 25%, що близьке до кращих показників кремнієвих фотоелементів.
Таке стрімке зростання ККД порушує питання про те, чи зможуть перовскітні сонячні елементи досягти верхньої (термодинамічної) межі фотоелектричної ефективності, яка, як відомо, становить 34% в одноперехідних напівпровідниках. При цьому відомо, що теоретично сонячний елемент повинен бути не тільки хорошим поглиначем світла,
але і хорошим випромінювачем.
Коли фотон випромінюється всередині напівпровідників, таких як перовскіти, він може повторно поглинатися самим випромінювачем і генерувати новий фотон за допомогою фотолюмінесценції. Такий процес рекурсивного повторного поглинання та повторного випромінювання фотонів називається рециркуляцією фотонів.
Хоча це явище було раніше продемонстровано декількома дослідницькими групами, його практичний внесок у ефективність перовскітних сонячних елементів викликає широкі суперечки. На основі пристроїв, підготовлених групами в SNU та KU, дослідники IAPP виявили, що рециркуляція фотонів та ефекти розсіювання світла значно покращують ефективність випромінювання світла приблизно в 5 разів, значно покращуючи фотонапругу перовскітних сонячних елементів.
Нова наукова робота розкриває практичні переваги повторного використання фотонів у перовскітних сонячних елементах.
«Перовскіти вже є добрими поглиначами. Тепер настав час покращити їхню світловипромінювальну здатність, щоб ще більше підвищити їх і без того високу ефективність перетворення енергії», — зазначив доктор Чансун Чо з IAPP».
Вчені змогли довести, що внесок рециркуляції фотонів, поряд із пригніченням різних оптоелектричних втрат, призведе до подальшого підвищення продуктивності. Показано, що при використанні цієї властивості верхня межа ефективності перовскітних фотоелементів збільшується з 29,2 до 31,3%.
"Наше дослідження показує потенціал технології, але необхідні подальші дослідження та розробки, перш ніж технологія буде запущена в масове виробництво", - говорить професор Карл Лео, глава IAPP.
Джерело ecotechnica.com.ua
