Британская компания Oxford PV собирается в 2022 г. начать производство комбинированных фотоэлементов из кремния и перовскита – минерала, названного в честь графа Льва Перовского (1792 – 1856). Производственная площадка будет расположена в Бранденбурге-на-Хафеле, старейшем городе земли Бранденбург в восточной части Германии.

  Отличительной чертой перовскита является кристаллическая структура. Месторождения этого минерала находятся на Урале, а также в Финляндии, Австрии и Швейцарии. Однако его можно получить в искусственной среде с помощью спекания карбоната кальция (CaCO3) и оксида титана (TiO2) при температуре 1 100 – 1 200 градусов Цельсия. Полученное соединение – титанат кальция с химической формулой CaTiO3 – отличается высокой диэлектрической проницаемостью, что позволяет его использовать для производства конденсаторов, т.е. устройств для накопления электрического заряда и энергии.

  Исследования, посвященные возможности применения перовскита в солнечной энергетике, набрали популярность в последние годы. Так, в 2020 г. ученые из Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца провели эксперимент с перовскитно-кремниевой ячейкой площадью 1 квадратный сантиметр, в которой кремний поглощал красные и инфракрасные лучи света, а перовскит – синие и зеленые. Комбинированная ячейка смогла преобразовать в электричество 29,15% солнечного света, тогда как для обычных солнечных панелей этот показатель, как правило, не превышает 20%.

  «Перовскитные материалы действительно уникальны благодаря своей спектральной чувствительности. Они поглощают свет на всём видимом спектре от четырёхсот до восьмисот двадцати нанометров. Это одна из уникальных особенностей этого материала», – говорил в интервью ассоциации «Глобальная энергия» Мохаммед Назируддин, адъюнкт-профессор Федеральной политехнической школы Лозанны, один из авторов третьего ежегодного доклада «Десять прорывных идей в энергетике на следующий десять лет», который будет опубликован в июне 2022 г. «Они также обладают энергией экситонных связей. Это означает, что, когда на них попадает свет, их частицы получают положительный или отрицательный заряд, при этом не находясь рядом, и мгновенно разобщаются. Это ещё одно свойство перовскитных материалов. Их необходимо обрабатывать растворами и, конечно, у них есть и недостатки, но эти недостатки не критичны и позволяют комбинировать и таким образом увеличивать эффективность преобразования энергии».

  Стартап Oxford PV в 2021 г. в ходе стендовых испытаний довел КПД перовскитно-солнечной ячейки до 29,52%. Разработка Oxford PV представляет собой обычную кремниевую панель, на поверхность которой нанесен тонкий слой перовскита: как и в эксперименте Берлинского центра материалов и энергии имени Гельмгольца, это позволяет улавливать весь спектр солнечного света. Инновация войдет в коммерческое производство в нынешнем году на заводе в Бранденбурге-на-Хафеле, который ежегодно будет выпускать панели общей мощностью в 100 мегаватт (МВт).

  Перовскитно-кремниевые панели в случае успеха Oxford PV пополнят список разработок в солнечной энергетике, которые прошли путь от лабораторного эксперимента до промышленного производства. Еще одна подобная разработка принадлежит американскому стартапу Ubiquitous Energy, созданному в 2011 г. исследователями из Массачусетского технологического института и Университета штата Мичиган, которым за десять с небольшим лет удалось привлечь $70 млн в производство стекол с интегрированными солнечными элементами: такие стекла пропускают видимый солнечный свет, поглощая и преобразовывая в электричество невидимые инфракрасные лучи. Компания в 2021 г. опробовала их производство на площадке японской Nippon Sheet Glass Co.