Двумерные материалы помогут увеличить эффективность и срок службы солнечных батарей

Учёные выяснили, что двумерные материалы можно использовать в солнечных батареях в качестве барьерного слоя, что позволит повысить их эффективность и увеличить срок службы. Компьютерное моделирование показало, что двумерные соединения на основе нитридов цинка маловосприимчивы к воздействию окружающей среды и обладают высокой подвижностью носителей заряда. Эти свойства помогут усовершенствовать солнечные элементы и ускорить переход от традиционных источников энергии к экологически чистым. Результаты исследований, поддержанных грантом Президентской программы Российского научного фонда (РНФ), опубликованы в журналах Physical Chemistry Chemical Physics и Nanoscale.

Солнечные батареи — экологичная альтернатива традиционным источникам энергии, таким как тепловые, атомные и гидроэлектростанции. Однако современные солнечные элементы имеют недостатки в виде низкого КПД (менее 30%) и ограниченного срока службы (около 25 лет). Чтобы сделать солнечные элементы эффективнее и долговечнее, учёные ищут материалы, которые смогут оптимизировать работу этих устройств.

Так, актуальны исследования по подбору материалов для барьерного слоя солнечных элементов. Он разделяет проводящие ток материалы в этих конструкциях и защищает их от пагубного воздействия кислорода, воды и химических веществ, продлевая срок службы. Сейчас для создания барьерных слоёв часто используются трёхмерные (3D) тернарные нитриды. Такие вещества имеют в своём составе три компонента: азот и два металла. Однако исследования на других соединениях показывают, что часто 2D-формы химически активнее и имеют более подвижные носители заряда (электроны). Подвижность электронов показывает способность материала проводить ток. Этот параметр важен для соединений, используемых в