Просто додай гостроти. Як перець чилі може допомогти покращити ефективність сонячних батарей?

Група дослідників із Китаю та Швеції виявила, що хімічна сполука капсаїцин, яка надає перцю гостроти, може бути використана для покращення енергоефективності сонячних батарей на основі матеріалу перовськіту.

Перовськіт — мінерал класу оксидів зі структурою титанату кальцію — є одним із перспективних матеріалів для виготовлення сонячних батарей. Причина — їхня ефективність: застосування лише одного перовськіту дозволяє досягти понад 25% ефективності батареї, а в поєднанні з іншими елементами вона може зростати ще більше.

Водночас, у порівнянні зі стандартними кремнієвими сонячними батареями, батареям на основі перовськіту притаманне явище нерадіоактивної рекомбінації. Це означає, що частина заряду батарей перетворюється на тепло, тобто їхні теплові витрати збільшуються, а ефективність — знижується.

Дослідники з Китаю та Швеції під керівництвом Чіньє Бао зі Східнокитайського педагогічного університету спробували знайти природний і недорогий шлях розв'язання цієї проблеми. І зупинилися на речовині капсаїцині — яка, за збігом, відповідає за гостроту перцю. Перевірити цю гіпотезу вони вирішили на сонячній батареї на основі перовськіту метиламоній трийодиду свинцю (CH3NH3PbI3).

На етапі виробництва до прекурсора додавали капсаїцин у співвідношенні 0,1% до кінцевої маси перовськіту. Після цього покращені батареї перевірили на ефективність та стабільність у порівнянні зі звичайними.

Ефективність контрольних батарей склала 19,1%, а батарей із капсаїцином — 21,88%. А після 800 годин перебування на відкритому повітрі «покращені» батареї утримували понад 90% вихідної ефективності. Автори дослідження вказують, що на сьогодні це найбільш ефективні показники для сонячних батарей на основі взятого ними матеріалу.

Як пояснює Бао з колегами, додавання капсаїцину дозволило змінити поверхневу енергетику перовськіту: сполука заповнює місця між шарами напівпровідників p-типу (мають менше електронів) і n-типу (мають більше електронів), запобігаючи згаданому вище явищу нерадіоактивної рекомбінації.

На думку авторів, їхнє відкриття є одним із прикладів використання безпечного для довкілля способу покращення альтернативних джерел енергії. У майбутньому вони планують знайти способи збільшити ефективність сонячних батарей на основі перовськіту, який не містить у своєму складі свинцю.

Дослідження було опубліковане у виданні Joule.