Считается, что фотоэлементы из перовскита придут на смену нынешним кремниевым элементам как более дешёвые и эффективные. Однако у перспективного материала есть ряд практических недостатков и, в частности, повышенная чувствительность к прямым солнечным лучам, что ведёт к быстрой деградации фотопанелей. Как выяснили американские учёные, всё это время фотоэлементы из перовскита делали неправильно, и в этом корень всех проблем с их долговечностью.
Источник изображения: Shaun Tan/UCLA
Изначально фотопанели из перовскита показывали высокую зависимость от условий окружающей среды. Наибольшим злом для них была влага из воздуха и осадков. Поэтому множество работ последних лет были направлены на защиту поверхности перовскитных элементов от воздействия влаги. Это привело к тому, что при производстве опытных фотоэлементов из перовскита они покрывались защитным слоем из определённой органики. Учёные из Калифорнийского университета, выяснили, что именно защитный органический слой снижал КПД перовскитных панелей при облучении солнечным светом.
В процессе нанесения органического покрытия на светочувствительной поверхности фотоэлементов создавался слой из заряженных (ионизированных) молекул вещества покрытия. Заряженный слой работал как ловушка для электронов, выбиваемых фотонами в солнечном свете. Этот растущий поверхностный заряд в свою очередь «дестабилизировал» атомы перовскита и постепенно ухудшал КПД панелей.
Для решения этой проблемы исследователи подобрали такой состав органического покрытия, который содержал как положительные, так и отрицательно заряженные атомы молекул, что исключало полярность защитного слоя. Эксперимент с новым защитным покрытием при очень интенсивном облучении показал, что эффективность перовскитных фотоэлементов после более чем 2000 часов работы снизилась лишь до 87 % от изначальной, тогда как с обычным покрытием она уменьшилась до 65 %.
«Наши перовскитные солнечные элементы являются одними из самых стабильных по эффективности из всех, о которых сообщалось на сегодняшний день, — сказал Шон Тан (Shaun Tan), один из ведущих авторов исследования. — В то же время мы заложили новые фундаментальные знания, на основе которых сообщество может продолжать развивать и совершенствовать нашу универсальную методику для разработки еще более стабильных перовскитных солнечных элементов».
Источник: 3dnews.ru
