Исследователи Сибирского федерального университета вместе с коллегами из Королевского технологического института (Стокгольм, Швеция) открыли новые свойства материала на основе палладия, которые могут увеличить производительность солнечных батарей.
Диселенид палладия — перспективный материал, свойства которого до сих пор не изучены в полном объёме. К примеру, сообщалось, что его двумерная форма может быть эффективна в фотокатализе — процессе расщепления воды на водород и кислород при воздействии солнечного света, который может использоваться для получения экологического топлива. Исследователи недавно научились синтезировать одно- и двухслойные варианты композиции PdSe2, однако сильные и слабые стороны данных материалов оставались неизвестными до недавнего времени. Авторам научной работы с помощью высокоточных методов расчёта удалось впервые детально изучить электронные и оптические свойства одно- и двухслойного материала на основе диселенида палладия, который, как оказалось, может поглощать солнечную энергию эффективнее, чем используемый в солнечных батареях материал на основе кремния.
«Материал демонстрирует более высокие показатели конвертации солнечной энергии в электрическую за счёт более широкого спектра поглощения энергии в сравнении с используемыми сегодня в качестве полупроводников элементами на основе кремния, а значит, может значительно повысить эффективность солнечных батарей. <…> Диселенид палладия (PdSe2) может применяться как самостоятельный материал элементов солнечных батарей в конструировании космических кораблей и искусственных спутников Земли, поскольку эффективность материала в большинстве случаев оправдывает затраты в космической отрасли», — сообщил один из авторов исследования, младший научный сотрудник научно-исследовательской части СФУ Артём Куклин.
Для проведения высокоточных расчётов свойств материала учёные использовали суперкомпьютер «Академик Матросов», расположенный на базе Института динамики систем и теории управления имени В. М. Матросова СО РАН.
«Доля „солнечной“ энергетики будет неуклонно возрастать в России в связи с высокой экологичностью и относительной дешевизной этого способа. На сегодняшний день в нашей стране действует 10 „солнечных“ станций общей мощностью около 100 МВт, а это 0,04 % от всей установленной мощности энергосистемы России. В Якутии стоимость электроэнергии от дизель-генераторов обходится очень дорого и здесь солнечные установки могут существенно снизить затраты на энергоснабжение. Наша цель — разработать более совершенные материалы для того, чтобы эффективность солнечных батарей повышалась», — считает Артём Куклин.
Результаты научной работы опубликованы в журнале Physical Review. Авторы исследования планируют продолжить работу над изучением данного материала, исследуя влияние дефектов на его свойства и вероятность их образования. Научившись управлять дефектами, учёные смогут создавать материал с прогнозируемыми характеристиками.