Исследователи из Северо-Западного университета представили передовое защитное покрытие, которое значительно расширяет долговечность перовскитных солнечных элементов, приближая их использование с лабораторных экспериментов к практическому применению. Хотя перовскитные солнечные батареи славятся высокой эффективностью и низкой стоимостью по сравнению с кремниевыми, их продолжительное использование раньше вызывало затруднения из-за отсутствия долгосрочной стабильности.
Новый амидиниевый слой оказался в десять раз устойчивее к разложению, чем аналогичные покрытия на основе аммония. В испытаниях солнечные ячейки с амидиниевым покрытием продемонстрировали срок службы T 90 (время, в течение которого эффективность снижается на 90% от первоначального уровня), который был в три раза выше по сравнению с ячейками, защищенными аммониевым слоем, в экстремальных условиях.
Источник: Northwestern University
«Стабильность перовскитных солнечных элементов – это давняя задача. Большинство научных работ сосредотачивалось на улучшении самого перовскитного материала, оставляя без внимания защитные слои. Повысив качество защитного слоя, удалось улучшить общую производительность солнечных элементов», — отметил Бин Чен, научный сотрудник кафедры химии Северо-Западного колледжа Вайнберга и один из руководителей исследования.
«Работа направлена на преодоление ключевого барьера в распространении перовскитных солнечных элементов — устойчивости в реальных условиях. Укрепив химически защитные слои, мы значительно повысили их выносливость без ущерба для их выдающейся эффективности, что приближает их к практичной и экономичной альтернативе кремниевым фотоэлектрическим элементам», — добавил Меркури Канатзидис, профессор химии в Вайнбергском колледже и один из руководителей проекта.
Перовскитные солнечные элементы традиционно применяют покрытие на аммониевой основе для улучшения эффективности. Однако аммония склонен к разрушению под воздействием тепла, вызывая деградацию перовскитных ячеек. Исследователи внедрили амидиновые лиганды, устойчивые молекулы, взаимодействующие с перовскитом, обеспечивая долговременную пассивацию дефектов и защитные свойства. Амидин более стойкий в жёстких условиях благодаря структуре, позволяющей равномерно распределять электроны.
Созданный солнечный элемент достиг впечатляющей эффективности в 26,3%, что свидетельствует о его способности преобразовывать 26,3% солнечного света в электроэнергию. Покрытые этим материалом элементы также сохранили 90% своей изначальной эффективности после 1100 часов испытаний в экстремальных условиях.
Это исследование подтверждает улучшенные показатели перовскитного солнечного элемента лаборатории Теда Сарджента. Ранее в этом году команда Сарджента внедрила жидкие кристаллы для снижения дефектов в перовскитных плёнках, что повысило производительность.
«Перовскитные солнечные элементы могут сыграть важную роль в декарбонизации электроэнергии, когда их дизайн будет завершен, и удастся объединить производительность с долговечностью, масштабируя устройства. Основное препятствие к коммерциализации — это их устойчивость. Несмотря на многолетние инвестиции, кремний всё ещё доминирует в плане стабильности. Мы работаем над тем, чтобы сократить этот разрыв», — заявил Сарджент, директор Института устойчивого развития и энергетики Паулы М. Триененс.
Источник: iXBT
