В будущем солнечные элементы могут быть распылять или наносить другим способом на окна небоскребов, транспорт или одежду, причем это потенциально будет стоить гораздо дешевле, чем современные кремниевые фотопанелей.
Но такая технология оказалась не такой уж и далекой. В скором времени экономика 42-миллиардкой отрасли будет использовать перовскит — материал, который может быть использован для сбора солнечного света при включении его в кристаллическую структуру. Не исключено, что перовскит, который может быть смешан в жидких растворах и осажден на почти любую поверхностей, может стать столь же эффективным, как и кремниевые фотоэлементы.
Одна из британских компания уже разрабатывает тонкопленочные перовскитовые солнечные батареи, которые станут коммерчески доступными к концу 2018 года.
— Это передовая технология недорогих солнечные батарей, — заявил профессор Токийского университета Хироси Сегава, который возглавляет пятилетний проект, финансируемый правительством Японии, который объединяет университеты и компании, такие как Panasonic и Fujifilm для разработки перовскитовой технологии.
Всемирный экономический форум назвал материал одним из главных 10 новых технологий 2016 года. В том же время, производители солнечных панелей и ведущие университеты в Европе, США и Азии гонятся за коммерциализацией технологии, штампуя по 1500 статей о перовските в год.
О полезности перовскита первые заговорили в 2006 году, когда у профессора университета Таин Йокогамы Цутому Миясаки аспирант поинтересовался, насколько хорошо перовскит может преобразовывать солнечный свет в электричество. Хотя они тестировали ряд различных материалов для применения в солнечных панелях, панелей солнечных батарей, никто не смог синтезировать кристалл.
Идея использовать перовскит, который имеет такую же структуру, как и минерал названый именем российского минералога Лева Перовски, изначально ни к чему не приводила. Его структура была плохо изучена и промышленность успела прочно взяться за кремний, как лучший материал для преобразования солнечного света в электричество.
Ситуация вокруг перовскита начала меняться с первой публикацией об исследовании этого материала группой Миясака в журнале Американского химического общества в 2009 году. С тех пор заинтересованность начала только расти, особенно благодаря исследованию, показывающему, что эффективность преобразования солнечного света перовскитом гораздо выше, чем первоначально предполагалось. Большой прорыв произошел в 2012 году, когда КПД впервые превысил 10%. С тех пор эффективность удалось повысить до 20%, но в лабораторных условиях.
В декабре 2016 года инженеры из Университета Грина Нового Южного Уэльса объявили, что они достигли рекордных 12,1% эффективности на фотопанели площадью 16 квадратных сантиметров. Это самый высокий коэффициент полезного действия для крупногабаритных перовскитовых солнечных батарей .Более высокие показатели эффективности были зарегистрированы только на небольших поверхностях.
В сентябре Федеральная политехническая школа Лозанны в Швейцарии заявили, что их ученые добились эффективности 21,6%, добавив рубидий. Panasonic, японский производитель кремниевых солнечных панелей, принял участие в швейцарском проекте.
Также Исследователи из Стэнфордского университета и Университета Оксфорда описали в октябрьском номере научного журнал Science свою технология получена эффективности 20,3%. Эффект был достигнут путем укладки двух перовскитовых клеток для улавливания низкоэнергетических и высокоэнергетических световых волн.
В Oxford Photovoltaics, который относится к Оксфордскому университету, заявили, что работают над тонкопленочными перовскитовыми солнечными батареями, которые можно наносить непосредственно на кремниевые солнечные элементы. Причем они уверенны, что смогут вывести технологию на рынок уже 2018 году.
Однако все еще не решен ряд проблем. Во-первых, исследователи должны придумать способ обеспечения стабильности материала на открытом воздухе в течение длительного периода времени. Также нужно улучшение метода нанесения материала на большие поверхности.