Світлозалежні молекули підвищують ефективність і довговічність перовскітних сонячних елементів
Перспективи покращення стабільності перовскітних сонячних елементів
Команда з Університету Штутгарта разом із міжнародними партнерами представила нову розробку матеріалів, що значно покращує як ефективність, так і екологічну стійкість перовскітних сонячних елементів. Ця робота є ще одним кроком до впровадження технології перовскітів як конкурентного варіанту у фотогальваніці. Публикація про цю розробку з’явилась у журналі Nature Energy під заголовком “Photoswitchable isomers to improve grain boundary resilience and perovskite solar cells stability under light cycling”.
Перовскітні сонячні елементи вважаються перспективною альтернативою традиційним кремнієвим завдяки високій ефективності, простоті та нижчій вартості виготовлення. Однак одним із завдань, над яким працюють дослідники, є підвищення їхньої надійності в різноманітних екологічних умовах.
За словами керівника проекту, професора Michael Saliba, нещодавні дослідження принесли значний прогрес у захисті перовскітних елементів від світла, тепла, вологи та механічних навантажень. Проте залишається актуальною проблема стабільної роботи цих елементів у мінливих умовах навколишнього середовища. У новому дослідженні увага зосереджена на перовскітах на основі так званих потрійних катіонів, які включають метиламоній, формамідиній та цезій.
Інноваційні рішення щодо структури матеріалу
Для просування цих матеріалів до практичного використання команда зосередилася на межах зерен, які, немов стики між плитками, утримують полікристалічну структуру разом, проте особливо вразливі до екологічного стресу. Цей слабкий пункт обмежує загальну міцність перовскітних шарів. Дослідники вирішили цю вразливість, інтегруючи спеціалізовані світлочутливі молекули у межах зерен перовскітного шару.
Для оцінки впливу нового дизайну команда піддала модифіковані перовскітні елементи лабораторним тестам, що імітують реальні стресові умови за умов змінного денного світла та температур. У цих експериментах пристрої, що використовують світлочутливі молекули, зберегли понад 95% від свого початкового показника продуктивності.
Покращена стабільність та довговічність
Результати вказують, що новий матеріал значно підвищує оперативну стабільність та очікуваний термін служби перовскітних сонячних елементів без втрати конкурентоспроможної ефективності. Saliba та Zuo підкреслюють, що це поєднання високої продуктивності та покращеної довговічності наближає технологію перовскітів до практичного використання як надійної альтернативи відомим кремнієвим напівпровідникам. Ця робота також демонструє, як цілеспрямовані корекції в макроструктурних елементах, таких як межі зерен, можуть забезпечити значні покращення стабільності пристрою.
