Американские, корейские и тайваньские ученые выяснили, почему перовскитные солнечные элементы быстро деградируют. Проблема оказалась связана с традиционным методом обработки, с помощью которого защищают поверхность солнечных элементов от дефектов. Использовав полученные данные, ученые смогли значительно повысить эффективность и срок жизни перовскитных солнечных элементов. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Перовскиты — многообещающие материалы для создания солнечных элементов. Солнечные элементы на основе перовскитов могут быть гораздо дешевле кремниевых аналогов, которые широко используются сегодня. Таким образом, перовскиты потенциально могут значительно удешевить солнечную энергию, что стало бы важным шагом для перехода к зеленой энергетике. Но у перовскитов есть серьезная проблема — они быстро деградируют при длительном воздействии света. Именно это сегодня является одним из ключевых препятствий, мешающих распространению перовскитных солнечных элементов.
«Солнечные элементы на основе перовскита, как правило, изнашиваются на солнце намного быстрее, чем их кремниевые аналоги, поэтому их эффективность в преобразовании солнечного света в электричество в долгосрочной перспективе падает. Однако наше исследование показывает, почему это происходит, и предлагает простое решение. Это крупный прорыв в доведении технологии перовскита до коммерциализации и широкого внедрения», — рассказал Ян Ян из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Как выяснили ученые, все дело в методах обработки поверхности солнечных элементов. Методика, призванная устранить дефекты, включает в себя осаждение слоя органических ионов. Поверхность становится отрицательно заряженной. В результате получается «ловушка», которая притягивает к себе переносящие энергию частицы. Из-за этого дестабилизируется упорядоченное ранее расположение атомов, и перовскитные солнечные элементы начинают терять эффективность.
Поняв, в чем проблема, ученые занялись ее решением. Они соединили используемые для обработки отрицательно заряженные ионы с положительно заряженными. Затем ученые обработали перовскитные солнечные элементы полученным веществом. Результат они проверяли в лаборатории в условиях ускоренного старения и круглосуточного освещения, имитирующего солнечный свет. Через 2 тысячи часов элементы, обработанные новым способом, сохранили 87% изначальной производительности. А обычные перовскитные солнечные элементы за это же время в тех же условиях сохранили только 35% своей изначальной производительности.
«Наши перовскитные солнечные элементы являются одними из самых стабильных по эффективности, о которых сообщалось на сегодняшний день. В то же время мы также заложили новые фундаментальные знания, на основе которых сообщество может в дальнейшем развивать и совершенствовать нашу универсальную технику для разработки еще более стабильных перовскитных солнечных элементов», — прокомментировал Шон Тань из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
