Ученые решили проблему быстрой деградации перовскитных солнечных панелей

Группа исследователей из Университета Райса разработала инновационный метод повышения эксплуатационной долговечности галогенидных перовскитов. Этот инновационный материал рассматривается как перспективная, бюджетная и простая в производстве альтернатива традиционному кремнию в сфере фотовольтаики. Традиционным барьером на пути широкого внедрения перовскитов оставалась их низкая стабильность: под воздействием термических нагрузок и при длительной эксплуатации кристаллическая решетка вещества подвергалась деформации, что приводило к стремительному падению КПД.

Для устранения этой проблемы ученые модифицировали состав прекурсорного раствора, используемого для осаждения перовскитной пленки. Внедрение двумерного перовскита и хлорида формамидиния позволило упорядочить рост кристаллических структур и создать внутри материала внутреннее напряжение сжатия. Данная модификация надежно фиксирует так называемую «черную фазу», которая обладает оптимальными характеристиками для поглощения солнечного излучения.

Разработчики отмечают, что предложенная методика не только оптимизирует процесс формирования слоев, но и принципиально меняет кинетику деградации материала. Теперь вместо быстрой трансформации в неэффективную «желтую фазу» разрушительные процессы протекают значительно медленнее, что существенно пролонгирует срок службы панелей.

В ходе стресс-тестирования в лабораторных условиях образцы продемонстрировали выдающуюся устойчивость: после 1200 часов ускоренного старения при температуре 90 °C они сохранили порядка 98% от своей первоначальной эффективности. Формирование более крупных и качественно ориентированных кристаллов также позволило минимизировать концентрацию структурных дефектов, которые обычно являются очагами деградации.

Ученые подчеркивают, что данные результаты создают фундамент для создания высоконадежных тандемных солнечных элементов на базе перовскитно-кремниевых структур. Подобные фотоэлектрические системы уже демонстрируют потенциал преодоления 30-процентного барьера коэффициента полезного действия.

Источник: iXBT