Нові відкриття в області перовскітів галогенів можуть перевернути технологію сонячних елементів

Нові горизонти в розробці сонячних батарей: прорив шведських дослідників

Світове споживання електроенергії зростає стрімкими темпами, і дослідники з Університету технологій Chalmers у Швеції роблять вагомі кроки до розробки матеріалів для сонячних батарей нового покоління. Вони використовують комп’ютерне моделювання та машинне навчання, щоб краще зрозуміти галогенідні перовскіти — легкі, гнучкі та дуже ефективні матеріали, які, проте, схильні до нестабільності.

За прогнозами Міжнародного енергетичного агентства, частка електроенергії у світовому енергоспоживанні через 25 років перевищить половину, порівняно з 20 відсотками сьогодні. Це підкреслює важливість розробки нових, екологічних і ефективних методів перетворення енергії, таких як більш ефективні сонячні батареї.

Розуміння нових матеріалів для виробництва сонячних батарей

“Наші результати є важливими для розробки одного з найперспективніших матеріалів для сонячних батарей для оптимального використання. Це дуже захоплює, що ми зараз маємо методи моделювання, які можуть відповідати на питання, що були нероз’язаними усього кілька років тому,” — говорить Julia Wiktor, провідний дослідник і доцент з Chalmers.

Галогенідні перовскіти є одними з найсильніших кандидатів для майбутніх сонячних технологій, надаючи високу ефективність за низькою вартістю і можливість застосування від покриттів будівель до світлодіодів. Проте вони швидко деградують та вимагають більш глибокого наукового розуміння для підвищення їх стабільності.

Нові підходи до стабілізації перовскітів

Ключова увага була звернена на формамідиній йодид свинцю, кристалічне з’єднання з чудовими оптоелектронними властивостями, але обмеженим використанням через його нестабільність. Вчені вважають, що змішування типів перовскітів може вирішити цю проблему, але такі підходи потребують точного знання про їх фази та взаємодії.

Команда Chalmers зараз описала невловиму низькотемпературну фазу формамідинієвого йодиду свинцю, надаючи необхідну інформацію для проектування і контролю як цього матеріалу, так і його сумішей. “Низькотемпературна фаза цього матеріалу тривалий час залишалася відсутньою частиною наукової головоломки, і тепер ми вирішили фундаментальне питання стосовно структури цієї фази,” — пояснила дослідник Sangita Dutta.

Інтегруючи машинне навчання з традиційним моделюванням, група збільшила час симуляцій у тисячі разів порівняно з минулим та масштабувала моделі з сотень до мільйонів атомів. Ці досягнення дозволили досягти безпрецедентної точності, що пізніше було підтверджено експериментами в університеті Бірмінгема, де матеріал ох