Перовскиты на основе олова помогут преодолеть лимит КПД солнечных панелей

При попадании света в обычный фотоэлемент часть энергии фотонов превращается в тепло почти мгновенно — за триллионные доли секунды. Горячие электроны, обладающие избыточной энергией, не успевают передать её в цепь, остывая до того, как удается извлечь заряд. В оловянных металлогалогенидных перовскитах этот процесс замедляется до наносекунд.

Компьютерное моделирование показало, что дело в сочетании двух эффектов. «Бутылочное горлышко горячих фононов» мешает колебаниям кристаллической решетки рассеиваться, из-за чего электроны повторно поглощают энергию. Параллельно эффект Бурштейна — Мосса блокирует переход носителей на более низкие энергетические уровни, так как те оказываются уже заняты. Дополнительным фактором стала малая эффективная масса носителей заряда, позволяющая им дольше сохранять избыточный потенциал.

Несмотря на прорыв в понимании физики процесса, до коммерческого использования технологии еще далеко. Ученым предстоит найти способ эффективно извлекать энергию из горячих носителей, прежде чем она рассеется. На текущем этапе работа физиков из Нидерландов является фундаментом для будущих разработок, а не готовым решением для энергетического рынка.