Коллектив исследователей из Сеульского национального университета, Университета Кореи и Университета Толедо разработал инновационный трёхмерный перовскитный фотоэлемент. Его КПД превышает 26%, а в ходе длительных лабораторных испытаний устройство продемонстрировало стабильную работу на протяжении более 24 000 часов. Статья, опубликованная в журнале Nature Energy, знаменует собой значимый прогресс в области перовскитной фотовольтаики — технологии, которая рассматривается как более производительная и экономически выгодная альтернатива традиционным кремниевым панелям.
Ключевым препятствием для перовскитов долгое время оставалась их низкая устойчивость к внешним факторам: воздействие влаги, тепла и света приводит к быстрой деградации компонентов. В своем исследовании учёные применили комбинацию 3D и 2D структур. Если 3D-перовскит выступает основным поглощающим слоем, обеспечивающим эффективную генерацию заряда, то 2D-перовскит играет роль защитного барьера, повышающего общую надёжность конструкции.
Авторы предложили архитектуру, в которой слои для сбора заряда размещены с обеих сторон активного фотопоглощающего слоя. Такой подход существенно минимизирует энергетические потери, однако ранее его реализация сопрягалась с техническими сложностями. Интеграция 2D-материалов позволила не только оптимизировать границы между слоями, но и повысить эффективность преобразования коротковолнового спектра излучения.
Примечательно, что само взаимодействие 2D- и 3D-слоёв благоприятно сказывается на свойствах полупроводника. Кроме того, при термической обработке структура 3D-слоя трансформируется в более упорядоченную, кристаллически стабильную модификацию. Итогом стал солнечный элемент с рекордной эффективностью в 26,25%, показавший выдающуюся долговечность — около 24 000 часов в стрессовых условиях эксплуатации. Для перовскитных элементов, известных своей недолговечностью, это прорывной результат.
Технология обладает высоким потенциалом для масштабирования в условиях массового производства. В настоящее время исследовательская группа работает над внедрением этого метода в тандемные фотоэлектрические панели, объединяющие несколько функциональных слоев для достижения ещё более высоких показателей производительности.
Источник: iXBT
