Напомним, что сегодня абсолютным "солнечным" монополистом является кремний. Из него сделаны батареи, которыми укомплектованы 98% всех солнечных электростанций в мире. Но сторонники "зеленой энергетики" постоянно подчеркивают, что ее применение было бы намного масштабней, если бы удалось снизить цену материала. И такая альтернатива есть - минералы перовскиты на основе солей свинца. Батареи из них намного дешевле кремневых, проще в изготовлении и гораздо экологичней. Кроме того, КПД преобразования солнечного света в электроэнергию фотоэлемента из этого материала не уступает кремнию - около 25 процентов.
Казалось бы, бери и делай, но наряду с очевидными плюсами у перовскита есть серьезные минусы. Главные два. Первый - ячейки недолговечны, второй - они очень маленького размера, всего 1,5 см2. Собирать из таких малюток большой солнечный модуль - головная боль для технологов.
Международная группа ученых решила обе эти задачи. Как? "Суть в следующем, - объясняет один из авторов разработки Ольга Сызганцева, старший научный сотрудник лаборатории квантовой фотодинамики химфака МГУ. - Солнечную ячейку выращивают методом кристаллизации. Когда ее площадь маленькая, то она получается однородной, но стоит ее увеличить, "вылезают" зернистость и другие дефекты. Сразу же резко падают и КПД, и долговечность работы. Именно поэтому ячейки делают такого маленького размера".
С этими недостатками перовскита пытаются бороться специалисты в ведущих лабораториях мира. Это сегодня одна из наиболее "горячих" научных тем в сфере "зеленой энергетики", об этом каждый день в научных журналах публикуется около 15 статей.
- В нашей интернациональной команде ученые из МГУ единственные, кто занимается теоретическими вопросами перовскита, - говорит Ольг Сызганцева. - Мы рассчитывали разные варианты, как решить эти проблемы. Цель - найти самый лучший способ управлять кристаллизацией, чтобы получить материал одновременно и максимальной площади, и с минимумом дефектов.
По словам Сызганцевой, это был долгий путь проб и ошибок! И наконец решение было найдено - применить во время кристаллизации так называемую ионную жидкость. Эксперименты, которые провели коллеги в разных лабораториях, подтвердили расчеты теоретиков. Новая технология выращивает однородные, без дефектов модули площадью 25 см2, их КПД более 25 процентов. И что принципиально важно - они долговечны. После 1000 часов работы эффективность модуля сохраняется.
Таким образом, создана технология, которая позволяет выпускать из перовскита солнечные эффективные батареи, стоимость которых на порядки ниже, чем кремниевые. По оценке авторов, она может существенно усилить позиции "зеленой энергетики", потеснить традиционные виды энергии.