Одна молекула підвищує вихід і стабільність сонячних модулів

Нові досягнення у перовскітних сонячних елементах: відкриття молекули CPMAC, що підвищує їх ефективність та довговічність

Нещодавнє дослідження, опубліковане в *Science*, висвітлює важливу розробку у сфері перовскітних сонячних елементів. Міжнародна команда вчених створила нову молекулу, яка суттєво покращує як продуктивність, так і довговічність цих елементів. У центрі відкриття стоїть синтетична іонна сіль під назвою CPMAC, отримана з бакмінстерфулерену (C60), яка демонструє значно кращі результати, ніж традиційний C60. Дослідники з King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) відіграли ключову роль у створенні CPMAC.

Тривалий час C60 використовувався в перовскітних сонячних елементах завдяки своїм електронним властивостям, але його стабільність страждала через слабкі ван дер Ваальс взаємодії на межі з перовскітним шаром. CPMAC було розроблено спеціально для усунення цих недоліків.

“Більше десяти років C60 був невід’ємною частиною розробки перовскітних сонячних елементів. Проте слабкі взаємодії на межі перовскіт/C60 приводять до механічного руйнування, що знижує довготривалу стабільність сонячних елементів. Щоб подолати це обмеження, ми створили іонну сіль на основі C60, CPMAC, задля значного покращення стабільності перовскітних сонячних елементів,” пояснює професор Osman Bakr, виконавчий факультет Центру передового досвіду в галузі поновлюваних енергетичних технологій KAUST (CREST).

На відміну від C60, CPMAC утворює іонні зв’язки з перовскітним матеріалом, зміцнюючи шар переносу електронів, що підвищує як структурну стабільність, так і енергетичний вихід. Елементи з CPMAC продемонстрували покращення коефіцієнта корисної дії (КДВ) на 0,6% у порівнянні з тими, що використовують C60.

Хоча приріст ефективності може здатися невеликим, у реальному світі енергетичного виробництва це дуже важливо. “При врахуванні масштабу типової електростанції, додаткова електроенергія, навіть від долі відсотка, є досить значущою”, – зазначає Hongwei Zhu, науковий співробітник KAUST.

Окрім підвищення продуктивності, CPMAC також покращив довговічність пристроїв. Під час прискорених тестів на старіння, що включають високу температуру та вологість протягом 2000 годин, сонячні елементи з CPMAC зберігали значно більшу частину своєї ефективності. Конкретно, їх деградація була у три рази меншою, ніж у звичайних C60-елементів.

Додаткова оцінка продуктивності включала складання елементів у чотириелементні модулі, що давали більш реалістичне уявлення про промислові сонячні панелі. Ці тести підтвердили перевагу молекули у довговічності та виході енергії.

К