Исследователи из Университета Читкара в Индии утверждают, что им удалось улучшить стабильность и эффективность перовскитных солнечных элементов на основе олова с помощью метода под названием градирование ширины запрещенной зоны (bandgap grading). Он заключается в модификации толщины и характеристик поглощающего слоя из перовскита, что позволяет ему улавливать более широкий спектр фотонов. Предложенная конфигурация достигла эффективности преобразования энергии 23,61 % при параболическом подходе и 21,68 % при линейном градиенте, а при замене некоторых компонентов превышает 24 %.

Ученые использовали программное обеспечение для моделирования солнечных элементов SCAPS-1D, разработанное Университетом Гента, для симуляции новой конфигурации элемента. Они предположили, что в основе лежит бессвинцовый перовскитный материал на основе олова, известный как CsSnI3-xBrx. Затем ученые «настроили» поглощающий слой солнечного элемента, чтобы он захватывал больше света.

Изначально конструкция ячейки предусматривала подложку из фторированного оксида олова (FTO), электронный транспортный слой (ETL) на основе оксида церия (CeO2), поглощающий слой перовскита, дырочный транспортный слой (HTL) из меди, железа и олова (Cu2FeSnS4) и металлический контакт из золота (Au).

Для ETL и для HTL исследователи установили одинаковую толщину — 100 нм. Толщина поглощающего слоя из перовскита варьировалась от 50 нм до до 500 нм с переменной энергией запрещенной зоны от 1,25 эВ до 1,78 эВ.

При испытаниях в условиях стандартного освещения предложенная конфигурация солнечных элементов достигла эффективности преобразования энергии 23,61 % при параболическом подходе и 21,68 % при линейном градиенте. При замене используемых материалов ETL и HTL на оксид олова (SnO 2) и полистиролсульфонат (PEDOT: PSS) соответственно, эффективность элемента также превышает 24 %.

По мнению ученых, их исследование открывают путь к созданию высокоэффективных, экологически безопасных и стабильных перовскитных солнечных элементов.