Молекулярный слой повысил эффективность тандемных солнечных элементов

31.08.2026

Солнечная энергетика постепенно выходит за пределы возможностей традиционных кремниевых фотоэлементов. Одним из наиболее перспективных направлений считаются тандемные солнечные элементы, в которых несколько светопоглощающих слоев объединяются в одном устройстве и позволяют эффективнее использовать солнечный спектр. Однако высокая эффективность таких конструкций зависит не только от свойств отдельных материалов, но и от того, насколько хорошо они взаимодействуют на границах между слоями.

Исследователи Каунасского технологического университета (KTU) и их международные партнеры нашли способ улучшить один из таких интерфейсов. Специалисты изменили сверхтонкий молекулярный слой, предназначенный для переноса положительных носителей заряда, и благодаря этому смогли одновременно повысить стабильность конструкции и ее эффективность. В результате тандемные перовскитные солнечные элементы продемонстрировали коэффициент преобразования энергии более 29%.

Перовскитные солнечные элементы представляют собой тонкопленочные фотоэлектрические устройства, в которых активным светопоглощающим материалом служит перовскит. Интерес к этой технологии связан с ее потенциальной легкостью, гибкостью и сравнительно невысокой стоимостью производства. Вместе с тем перовскитные структуры чувствительны к влаге, кислороду и нагреву, а качество контакта между многочисленными слоями непосредственно влияет на способность устройства эффективно собирать и перемещать электрические заряды.

Каспарас Ракштис, доктор философии и исследователь KTU, сравнил конструкцию такого элемента с многослойным "сэндвичем", в котором каждый слой выполняет собственную функцию. Одним из ключевых компонентов здесь являются самоорганизующиеся монослои, или SAM, применяемые для транспортировки заряда. Такие молекулярные покрытия начали использовать в солнечной энергетике в 2018 году. Они формируют чрезвычайно тонкий промежуточный слой, который помогает переносить положительные носители заряда, называемые "дырками", к электроду.

Проблема заключалась в химических свойствах традиционных SAM. Их кислотная природа со временем могла способствовать коррозии соседних слоев и появлению дефектов на границе материалов. Это ухудшало перенос заряда, снижало производительность солнечного элемента и потенциально сокращало срок его службы. Поэтому команда Ракштиса решила изменить не весь материал, а лишь молекулярную группу, отвечающую за соединение SAM со слоем оксида металла.

Исследователи химически преобразовали исходные кислотные молекулы в ионные соли. Получившийся материал сохранил способность надежно связываться с поверхностью оксида металла, но при этом сформировал значительно менее агрессивный интерфейс. Дополнительным преимуществом стало то, что солевые молекулы растворяются в воде, благодаря чему их нанесение потенциально может обходиться без токсичных растворителей. Несмотря на толщину всего в несколько нанометров, такой слой заметно влияет на прохождение зарядов через всю конструкцию.

Разработчики проверили технологию не только на небольших лабораторных образцах, но и на модулях большей площади. Эксперименты показали, что модифицированный материал позволяет получать равномерное и качественное покрытие, пригодное для дальнейшего масштабирования. Метод также испытали в тандемных перовскитных элементах, где разные светопоглощающие слои захватывают более широкий диапазон солнечного излучения. По словам Каспараса Ракштиса, именно сочетание более стабильного интерфейса и эффективного переноса заряда позволило превысить отметку в 29%.

<< Назад: Вулканическая порода превращается в строительный материал 31.08.2026

>> Вперед: Квантовый компьютер без охлаждения с системой на нейтральных атомах 30.08.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Двойная система антител летучих мышей против опасных вирусов 17.09.2026

Летучие мыши давно занимают особое место в исследованиях инфекционных заболеваний. Эти животные способны быть естественными носителями вирусов, представляющих серьезную опасность для человека, однако сами зачастую избегают тяжелых последствий заражения. Такая необычная способность особенно интересна ученым, поскольку позволяет изучать механизмы, с помощью которых организм может одновременно сосуществовать с потенциально опасными патогенами и контролировать их воздействие. Исследователи из Тюлейнского университета, Стэнфорда и Центров по контролю и профилактике заболеваний США (CDC) приблизились к объяснению этого феномена. По их данным, важную роль может играть необычная организация иммунной системы рукокрылых. У представителей семейства лиликовых (Vespertilionidae), насчитывающего более 500 видов и распространенного на всех континентах, кроме Антарктиды, специалисты обнаружили сразу две независимые генетические системы, участвующие в создании тяжелых цепей антител. Антитела пред ...>>

Экологичный ноутбук Acer Vero 16 с модульным корпусом 17.09.2026

Современный ноутбук постепенно перестает быть устройством, которое после нескольких лет эксплуатации проще заменить новым. Производители все чаще пытаются увеличить срок службы техники за счет переработанных материалов, ремонтопригодной конструкции и возможности модернизации отдельных компонентов. Новый Acer Vero 16 (V16-I71 / V16-I71T) стал одним из примеров такого подхода: при высокой производительности модель ориентирована не только на современные вычислительные задачи, но и на снижение экологической нагрузки на протяжении всего жизненного цикла устройства. В основе концепции Acer лежит расширенный принцип 4R, включающий Reduce - уменьшение использования ресурсов, Reuse - повторное применение, Recycle - переработку и Repairability - ремонтопригодность. Разработчики постарались реализовать эти четыре направления непосредственно в конструкции ноутбука. В частности, верхняя крышка и рабочая панель изготовлены из сплава, в котором сочетаются 50% переработанного и 50% низкоуглеродисто ...>>

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Беспроводные наушники iQOO TWS 1e 28.12.2023 Бренд iQOO вывел на рынок новинку в мире беспроводных наушников - iQOO TWS 1e. Эти наушники являются урезанной версией модели iQOO TWS 1, представленной ранее в текущем году. iQOO TWS 1e доступны в черном цвете с желтыми акцентами, а также в стандартном белом цвете. iQOO TWS 1e представляют собой идеальное сочетание современного дизайна, передовых технологий и доступной цены. Они обеспечивают высококачественный звук, надежную защиту и продолжительное время автономной работы, делая их отличным выбором для любителей беспроводных наушников. Дизайн iQOO TWS 1e вдохновлен популярными Apple AirPods, а их наушники имеют форму вкладышей, изготовленных из силиконового материала. Динамики с диаметром 11 мм обеспечивают высококачественный звук, а подключение осуществляется посредством Bluetooth 5.3. Наушники поддерживают различные звуковые эффекты, включая стерео DeepX 3.0, 3D панорамное звучание и Monster Sound для игрового опыта. iQOO TWS 1e обладают защитой от брызг воды IP54, обеспечивают низкую задержку в 55 мс и оснащены интеллектуальной системой активного шумоподавления (ANC). Невероятная автономность наушников достигает 11 часов, а общее время работы без подзарядки составляет 44 часа. Стоимость этой передовой технологии всего $25. Вы можете выбрать новинку в цветах Star Pearl Yellow или Mecha White.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026