Одна молекула підвищує вихід та стабільність сонячних модулів

Новий молекулярний прорив в підвищенні продуктивності та стабільності перовскітних сонячних елементів

Дослідження, опубліковане в *Science*, показало, що нова молекула, розроблена через міжнародну співпрацю, значно покращує як продуктивність, так і довговічність перовскітних сонячних елементів. Ці відкриття зосереджені навколо синтетичної іонної солі під назвою CPMAC, яка походить від бакмінстерфулерену (C60) і перевершує традиційний C60 у сонячних технологіях. Дослідники з King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) відіграли ключову роль у розробці CPMAC.

Традиційний C60 вже давно використовується у перовскітних сонячних елементах завдяки своїм сприятливим електронним властивостям, проте піддається проблемам стабільності через слабкі взаємодії Ван-дер-Ваальса на межі з перовскітним шаром. CPMAC був створений для розв’язання цих недоліків.

“Протягом понад десятиліття, C60 є невід’ємною частиною розвитку перовскітних сонячних елементів. Однак слабкі взаємодії на межі перовскіт/C60 призводять до механічної деградації, що впливає на довгострокову стабільність сонячних елементів. Щоб вирішити це обмеження, ми спроектували іонну сіль на основі C60, CPMAC, для значного підвищення стабільності перовскітних сонячних елементів,” зазначив професор Осман Бакр, виконавчий керівник KAUST Center of Excellence for Renewable Energy and Sustainable Technologies (CREST).

На відміну від C60, CPMAC формує іонні зв’язки з перовскітним матеріалом, посилюючи шар перенесення електронів, що підвищує як стійкість структури, так і вихід енергії. Сонячні елементи з CPMAC продемонстрували покращення ефективності перетворення енергії (PCE) на 0.6% порівняно з тими, що використовують C60.

Хоча підвищення ефективності виглядає скромним, в реальних умовах енергетичного виробництва цей вплив масштабується значущо. “Коли мова йде про масштаби типової електростанції, додаткова електрика, згенерована навіть з частки відсотка, є досить суттєвою,” сказав Hongwei Zhu, науковець у KAUST.

Окрім підвищення ефективності, CPMAC також підвищив довговічність пристрою. За умов прискорених тестів з теплом та вологістю протягом 2000 годин, сонячні елементи, що містять CPMAC, зберегли значно вищу частку своєї ефективності. Зокрема, їх деградація була в три рази меншою, ніж у елементів, що використовують звичайний C60.

Додаткова оцінка продуктивності включала збирання елементів у чотирьохкомірних модулях, що надає ближче уявлення до комерційних сонячних панелей. Ці тести підтвердили перевагу молекули як в довговічності, так і у виході енергії.

Ключ до успіху CPMAC полягає в його