Інорганічні перовскітні сонячні елементи: рекордна ефективність та стабільність на порозі виходу на ринок

Інновації у перовскітових сонячних елементах: новий рівень ефективності та стабільності

Вчені з Каунаського технологічного університету (KTU) у співпраці з міжнародними партнерами зробили значний прорив у галузі перовскітових сонячних елементів. Вони досягли одного з найвищих рівнів ефективності для повністю неорганічних перовскітів та показали, що ці елементи можуть працювати стабільно протягом сотень годин. Це великий крок до того, щоб перовскітові елементи стали конкурентними з комерційними кремнієвими аналогами.

Перовскітові сонячні елементи стрімко здобувають популярність завдяки своїй легкості, тонкості, гнучкості та, що головне, економічності у виробництві. “Перовскітові сонячні елементи є однією з найшвидше зростаючих сонячних технологій у світі – вони можуть бути легкими, тонкими, гнучкими і, що найважливіше, їх виготовляють з дешевих матеріалів,” – зазначив доктор Каспарас Ракстіс, дослідник з KTU.

Успішне вирішення проблеми нестабільності

Однією з основних задач, яку вдалося вирішити команді дослідників, була нестабільність перовскітів. Вони розробили методику пасивації, створивши захисний 2D-шар над 3D неорганічним перовскітом. Цей підхід поліпшив хімічну стійкість поверхні та усунув дефекти, що виникають під час виробництва.

Процес залучає перфторовані 2D амонієві катіони, у яких електронегативні атоми фтору знижують щільність електронів у амонієвій групі. Це сприяє виникненню водневих зв’язків між амонієвою групою та йодовими фрагментами свинцю, що надає структурі стабільності.

Досягнення найвищої ефективності

Результатом цієї роботи стало формування стабільного 2D-шару на 3D неорганічному перовскіті. В результаті, нова структура досягла ефективності понад 21%. Міні-модулі з активними площами, що перевищують стандартні лабораторні елементи більше ніж у 300 разів, досягли майже 20% ефективності і демонстрували стабільну роботу понад 950 годин при температурі 85°C під постійним освітленням.

“Хоча сонячні елементи зазвичай не досягають таких високих температур за реальних умов експлуатації, ці стандартизовані тести стійкості використовуються для оцінки їх довговічності, і така висока стабільність практично порівнянна з вимогами комерційних кремнієвих елементів,” підкреслив доктор Ракстіс.

Дослідження, у якому взяли участь понад 20 дослідників, з’явилося в Nature Energy та демонструє, що нове покоління перовскітових технологій все ближче до комерційного застосування. Це відкриття може значно вплинути на ринок сонячної енергетики, пропонуючи більш стійкі та висок