В России решили главную проблему солнечных батарей нового поколения

Результаты исследования отечественных специалистов открывают путь к созданию устойчивых перовскитных солнечных батарей, способных выдерживать большие периоды эксплуатации.

Перовскитные солнечные батареи демонстрируют впечатляющий рост эффективности, но их широкое коммерческое внедрение по-прежнему сдерживается проблемой долгосрочной стабильности.

Источник: Unsplash

Эффективность перовскитных солнечных элементов стремительно растет, достигнув отметки больше 26%. Но массовое использование этих технологий пока тормозится недостатком надежности в длительной эксплуатации. Ученые ФИЦ ПХФ и МХ РАН добились значительного прогресса в преодолении данной проблемы, говорится на сайте Российской академии наук.

Основополагающим фактором, определяющим срок службы перовскитных фотоэлементов, выступает взаимодействие активного перовскитового слоя с электронной транспортной средой — оксидом цинка (ZnO). Несмотря на высокую прозрачность, оптимальную электронную структуру, отличную подвижность электронов и возможность создания тонкопленочных покрытий при низких температурах, прямой контакт между ZnO и перовскитом вызывает разрушение последнего из-за специфики химической структуры оксида цинка.

Ученые провели детальный химический анализ поверхности различных пленок оксида цинка.

Источник: new.ras.ru

Российские ученые провели детальное исследование влияния различных методов осаждения пленок оксида цинка на стабильность перовскита двух видов: классического MAPbI₃ и перспективного безметиламмониевого двухкатионного Cs_0,12FA_0,88PbI₃. Работа позволила не только сравнить разные способы нанесения ZnO-пленок, но и выявить базовые механизмы взаимодействий на межфазной границе материалов.

Специалисты идентифицировали три основные функциональные группы, играющие важную роль в процессе взаимодействия ZnO с перовскитными материалами: ацетатные, гидроксильные и аминные. Образцы лабораторных перовскитных солнечных батарей, изготовленные с использованием оксида цинка и аминной пассивации, показали впечатляющую стабильность: спустя 2500 часов непрерывного воздействия белого света такие элементы сохраняли примерно 68% исходной эффективности. Аналогичные конструкции с традиционным ацетатным ZnO демонстрировали быструю деградацию.

Аминные группы образуют прочные и стабильные связи на границе раздела ZnO/перовскит. Они предотвращают отслоение йодида свинца — одного из основных продуктов деградации, — и защищают органические катионы перовскита от депротонирования.

Источник: new.ras.ru

Ученые доказали, что путем тщательного управления поверхностной химией возможно существенно изменить рабочие характеристики оксида цинка. Предложенный подход обладает значительным потенциалом для улучшения характеристик других используемых в перовскитных солнечных панелях оксидных слоев переноса заряда. Проведенное исследование открывает новые горизонты в области перовскитной фотовольтаики, предоставляя возможность одновременно повысить как эффективность, так и стабильность солнечных фотоэлементов.

Ранее в России представили гибкий материал для рентгеновских детекторов. Подробнее о нем рассказали в другом материале Hi-Tech Mail.