Ученые из Бангладеш разработали неорганические перовскитовые фотоэлементы на основе титана. Для оптимизации более ранней версии элемента они использовали созданную коллегами из Бельгии программу, с помощью которой тщательно проанализировали толщину, плотность носителя, плотность дефекта, энергетическую щель, температуру и прочие факторы. В итоге коэффициент преобразования составил почти 27%.

Галоидные перовскитовые фотоэлементы имеют ряд преимуществ, в том числе, высокую эффективность, простоту производства и низкую стоимость. Обычно, в качестве слоя-поглотителя в них используется вредный для окружающей среды свинец, а для транспорта электронов — нестабильный полимерный слой. В результате общая привлекательность устройства снижается. Но ситуацию могут исправить неорганические перовскитовые фотоэлементы без свинца, созданные на основе титана, нетоксичного, недорогого и широко доступного материала.

Один из таких элементов разработали специалисты из Инженерно-технологического университета Раджахи, использовав в качестве поглощающего слоя бромид цезия-титана (Cs₂TiBr₆). Слой переноса дырок был сделан из меди и трисульфида сурьмы. В качестве слоя переноса электронов ученые рассмотрели несколько конфигураций, в том числе, оксид индия-галлия-цинка (IGZO), оксид цинка, оксид церия, дисульфид вольфрама, теллурид кадмия и другие варианты. Помогла подобрать оптимальную конфигурацию программа SCAPS-1D, разработанная в Университете Гента.

Оптимизированный элемент показал эффективность преобразования солнечного света 26,96% с напряжением разомкнутой цепи 1,05 В, плотностью тока короткого замыкания 31,6 мА/см2 и фактором заполнения при стандартном освещении 81,35%.

Результаты, пишет PV Magazine, указывает на то, что различные конфигурации слоя переноса электронов — например, оксид индия-галлия-цинка (IGZO) и оксида церия (CeO_x) — демонстрируют такую же высокую производительность, как и оксид цинка. При этом, как выяснили ученые, идеальная ширина энергетической щели составляет 1,4 эВ.

«Благодаря своей сниженной способности абсорбировать солнечный свет устройство с поглощающей энергетической щелью, которая больше или меньше оптимального значения 1,4 эВ, нежелательно для изготовления солнечных элементов», — говорится в статье, опубликованной в журнале Results in Optics.