Нанокристаллы из сульфидов серебра и висмута — распространенные материалы, которые часто используются в последние годы для создания различных типов сверхтонких фотоэлементов. Они неприхотливы и дешевы в производстве, и почти не токсичны по сравнению с другими материалами, из которых обычно изготавливают тонкопленочные фотоэлементы. С другой стороны, до сих пор их эффективность преобразования солнечной энергии в электрическую не превышала 9 %. Специалисты испанского Института фотоники изготовили фотогальваническое устройство из дисульфида серебра-висмута (AgBiS2), которое показало рекордную эффективность более 10 %.

«Материал AgBiS2 появился недавно как многообещающий трехкомпонентный полупроводник без токсичных тяжелых металлов, который обладает экстраординарными оптическими свойствами, включая наивысший показатель оптического поглощения среди всех фотогальванических поглотителей, — сказал Герасимос Константинос, главный автор исследования. — Это привело к тому, что уровень преобразования энергии превысил 9 %».

Правда, как пишут разработчики, технология послойного обмена лигандов, которая и обеспечила такой высокой результат, не пригодна для выпуска фотоэлементов достаточно большой площади, чтобы их можно было запустить в массовое производство, сообщает PV Magazine.

Новая формула чернил с нанокристаллами AgBiS2, разработанная учеными, позволила добиться двух целей. Во-первых, она обеспечила крайне высокую дисперсность нанокристаллов в жидкости, что крайне важно для получения высококачественных тонких пленок. Во-вторых, в процессе формирования пленки происходит дополнительная пассивация, которая помогает получить более равномерный слой на поверхности.

Опытный образец на стеклянной подложке показал эффективность преобразования 10,84 %, напряжение разомкнутой цепи 0,511 В, плотность тока короткого замыкания 29,15 мА/см2, фактор заполнения 72,8 %.

Срок хранения некапсулированных фотоэлементов в условиях окружающей среды составил 145 дней без потери стабильности, а период непрерывной работы в точке максимальной мощности — 10 часов.