Loading...

Graphene Flagship / Flickr

Китайские исследователи предложили новый способ изготовления перовскитных пленок. Они устранили фазовую сегрегацию и компенсировали неоднородность катионов. Эффективность преобразования энергии поднялась до 26,1% — это новый рекорд эффективности для перовскитных солнечных элементов. Исследование опубликовано в журнале Nature.

Перовскиты — это полупроводниковые материалы, из которых физики создают тонкие пленки. Они используются в производстве светодиодов и солнечных батарей — с перовскитными пленками эти устройства превосходят многие более традиционные технологии. Перовскиты пропускают через себя примерно половину цветов и экономичны в изготовлении.

Однако со временем перовскитные пленки работают хуже. Внутри пленок неизбежно проходит фазовая сегрегация — разделение положительно заряженных ионов катионов. Из-за этого материал становится нестабильным и хуже преобразовывает энергию.

Чтобы понять, как ведут себя катионы в пленках перовскита, китайские исследователи провели несколько экспериментов. Они выяснили, что катионы Fа+ и Cs+ распределяются по вертикали: Cs+ скапливается в нижней части пленки, а Fa+ — на верхней границе пленки.

Исследователи изучили действие катионов в кристаллической фазе. Оказалось, что и там катионы распределяются по низу и верху пленки. Таким образом, команда китайских ученых первой пронаблюдала неоднородность катионов в лабораторном эксперименте.

Затем ученые выяснили причину разделения катионов: в разных группах они кристаллизуются и трансформируются с очень разной скоростью. Чтобы компенсировать разницу в скоростях ионов, исследователи добавили в перовскитовую пленку 1-(фенилсульфонил)-пиррол. После этого материал стал лучше преобразовывать энергию света — его эффективность достигла 26,1% и оставалась на уровне 92% от первоначального значения даже после 2500 часов работы на максимальной мощности. Согласно публичным отчетам, это рекорд по эффективности преобразования энергии.

Таким образом, ученые оптимизировали перовскитную пленку для светодиодов и солнечных батарей. В будущем они планируют повысить эффективность и других устройств, работающих с солнечной энергией.

Автор: Ксения Земскова.


Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.