Основні процеси деградації в новітніх широколентових перовскітних сонячних елементах

Головні виклики в стабільності масштабованих перовскітових сонячних елементів

Останні дослідження в Materials Futures відкривають перед нами вікно у світ процесів деградації, що впливають на перовскітові сонячні елементи з широкою забороненою зоною (WBG). Це перспективні матеріали, особливо коли йдеться про новітні технології тандамних сонячних елементів. Цікаво, чи не так? Адже такі матеріали зможуть стати основою для нової хвилі енергетичних інновацій.

Дослідники з imec, Університету Гаселт та Університету Гента у Бельгії глибше проникли в цю тему, демонструючи, як термічний стрес, будь він у темряві або під освітленням, значно впливає на стабільність цих елементів. Результати їх роботи показали, що в умовах темряви першими втрачають працездатність шари транспорту зарядів, тоді як під впливом світла серйозної деградації зазнає сам абсорбер перовскіту. Варто зауважити, що ці висновки стали можливими завдяки прискореним стресовим випробуванням, проведеним за протоколами ISOS.

Гібридні органічні перовскіти з широкою забороненою зоною видаються надзвичайно привабливими для інтеграції в тандамні елементи. Чому? Їхні сильні оптоелектронні властивості вражають, проте слабка стабільність при підвищених температурах та під світлом вже давно стоять на заваді їх комерціалізації. Основна проблема — фазова сегрегація бромідних та йодидних видів.

Цікаво, що різноманітні умови стресу викликані не єдиним механізмом виходу з ладу, що робить стабільність ще складнішою для досягнення. Дослідники порівняли WBG перовскітні елементи з тими, що мають вужчу заборонену зону, і підтвердили, що термічний стрес під впливом світла прискорює не лише фазову сегрегацію, а й руйнування абсорбера.

Отже, яке ж рішення? Це підкреслює необхідність розробки стратегій стабілізації не лише щодо матеріалів, але на рівні повних пристроїв та навіть модулів. Майбутні дослідження направлені на аналіз деградації на нано-рівні, розгорнуті стресові випробування та, неодмінно, розробку промислових стандартів стабільності. Ці кроки є критично важливими для того, щоб WBG перовскітні елементи могли від мініатюрних досягнень лабораторії перерости у масштабовані комерційні рішення.