Простий метод підвищує довговічність перовскітних сонячних елементів у реальних умовах

Новий підхід до покращення довговічності перовськітних сонячних елементів

Вчені з Федерального університету ABC (UFABC) у Сан-Паулу розробили новий метод для зменшення деградації перовськітних сонячних елементів, що відкриває шлях до їх більш широкого комерційного використання. Це дослідження спрямоване на вирішення однієї з головних перепон для використання цих елементів у реальному світі: швидке зниження продуктивності при потраплянні вологи та підвищених температур.

Перовськітні сонячні елементи є конкурентоспроможними з кремнієвими за ефективністю, а також дешевшими у виробництві. Вони легкі, гнучкі та напівпрозорі, що робить їх придатними для використання у багатьох додатках – від сонячних вікон до наметів, що генерують енергію. Однак їх обмежена довговічність у типових умовах навколишнього середовища є критичною проблемою.

Команда UFABC, за підтримки FAPESP та Shell через Центр інновацій у нових джерелах енергії (CINE), успішно виготовила перовськітні сонячні елементи в звичайних умовах середовища, без контрольованого рівня вологості та температур, що характерно для лабораторій. “Сонячні елементи в цьому дослідженні були отримані в умовах навколишнього середовища, без значного контролю вологості, що може бути більш сумісним із промисловими умовами підготовки,” зазначив координатор дослідження професор Andre Sarto Polo.

Роль катіонів формамідинію у підвищенні довговічності

Дослідники сфокусувалися на композиційному налаштуванні, модифікуючи перовськіти на основі метиламонію шляхом поступового додавання катіонів формамідинію (FA+). Отримані матеріали були використані для виготовлення сонячних елементів, всі вони були оброблені та випробувані в умовах з вологістю від 40% до 60%.

Протягом 90-денного періоду випробувань, елементи з більш високим вмістом FA+ значно перевершили ті, що не містили його. Пристрої з понад 25% FA+ зберегли 80% своєї початкової ефективності, тоді як ті, що взагалі не мали FA+, деградували повністю протягом 30 днів.

“Ця робота демонструє, як додавання катіонів FA+ до перовскітів на основі MA+ викликає збільшення довговічності сонячних елементів, виготовлених і виміряних в умовах навколишнього середовища,” сказав Polo. Він зазначив, що катіони FA+ збільшують розмір кристалічного зерна в структурі перовськіту, зменшуючи площини, де волога зазвичай накопичується і ініціює деградацію. Це мікроструктурне зміна допомагає сонячним елементам зберігати працездатність довше під реалістичними умовами.

Ці знахідки вказують на можливість масштабованого і менш ресурсозатратного шляху до виробництва більш довговічних перовськітних сонячних елементів.