Новые солнечные элементы из перовскита созданы учеными, вдохновленными глазом мухи - «Новости Электроники»

Новый фотоэлемент, в основе которого лежит принцип устройства глаз насекомых, поможет ученым преодолеть ряд препятствий в разработке солнечных панелей на основе перовскита.

По мнению исследователей Стэнфордского университета, укладка крошечных солнечных элементов вместе, подобно микролинзам в составном глазу насекомого, может проложить путь к новому поколению современных фотогальванических элементов.

Для защиты от температурных воздействий, влаги или механических повреждений перовскитных ячеек – очень хрупкого фотовольтаического материала – ученые использовали решение, которое подробно описано в журнале Energy & Environmental Science.

«Перовскит – это недорогой материла с большим потенциалом, который преобразует солнечный свет в электричество так же эффективно, как обычные солнечные элементы из кремния, - говорит Рейнхольд Даускардт, профессор материаловедения и техники и старший автор исследования. - Проблема в том, что перовскиты чрезвычайно неустойчивы и механически хрупки. Они едва переживают производственный процесс, не говоря уже о долговечности в окружающей среде».

Большинство солнечных установок, таких как, например, традиционные панели, имеют плоскую конструкцию. Но этот подход плохо работает с перовскитными солнечными батареями, поскольку перовскиты имеют сложную кристаллическую структуру, которая обладает механическими свойствами, подобными поваренной соли.

Чтобы решить проблему прочности, команда Стэнфорда обратилась к природе.

«Мы были вдохновлены органом зрения мухи, который состоит из сотен крошечных сегментированных глаз, - объясняет Даускардт. - Он имеет красивую форму в виде сот со встроенной функцией дублирования: если вы потеряете один сегмент, его заменят сотни других. Каждый отдельный сегмент очень хрупок, но он экранирован плотной стеной других вокруг него».

Используя глаз насекомого в качестве модели, исследователи создали составную солнечную ячейку – своеобразные соты из перовскитных микроэлементов, каждый из которых инкапсулирован в шестиугольный каркас шириной 500 микрон, сделанный из недорогой эпоксидной смолы, широко используемой в микроэлектронике.

Такая конструкция не повлияла на эффективность преобразования солнечной энергии в электричество, однако значительно увеличила прочность фотоэлементов. Кроме того, ученые подвергали перовскитные элементы нагреванию до 85 С при 85% относительной влажности в течение шести недель. Несмотря на эти экстремальные условия, ячейки продолжали вырабатывать электроэнергию с относительно неизменной производительностью.

Даускардт и его коллеги подали патентную заявку на новую технологию. Для повышения эффективности они изучают новые способы рассеивания света от эпоксидного каркаса в перовскитное ядро каждой ячейки.

Источник: stanford.edu