Покращений флуорований інтерфейсний шар подовжує термін служби та підвищує ефективність перовскітних сонячних батарей

Перовскітові сонячні елементи: новий крок до стабільності та ефективності

Перовскітові сонячні елементи стають все більш популярними завдяки своїй низькій вартості та високій продуктивності електричної енергії. Однак, до недавнього часу вони залишалися в тіні більш стабільних силіконових аналогів. Це пов’язано з тим, що їхня стійкість часто не перевищувала кілька сотень годин роботи. Однак, завдяки міжнародній співпраці під керівництвом професора Антоніо Абати, ці недоліки стали вирішуваними.

Новаторське застосування фторованого покриття на інтерфейсі між поверхнею перовскиту та верхнім контактом C60 принесло вражаючі результати. Ефективність елементів зросла до майже 27%, що є рекордом в сфері сонячної енергетики. Більш важливо, що після 1,200 годин безперервного освітлення ці елементи не зазнали суттєвої втрати продуктивності. Дослідження, яке об’єднало зусилля команд з Китаю, Італії, Швейцарії та Німеччини, було опубліковане у «Nature Photonics».

Професор Антоніо Абати описує, як фторований сполука утворює практично монолітну плівку, що ізолює активний шар. Ця бар’єрна плівка діє як захисний шар, зменшуючи дефекти та зміцнюючи структуру C60. Завдяки цьому підходу платифікаційні дослідження показали, що ефективність елементів зросла на цілий відсоток в порівнянні з аналогами без покриття.

Зокрема, вдосконалення стабільності перовскітових елементів є значним. Після безперервного «стандартного сонячного» освітлення протягом 1,200 годин, результативність не погіршилась, тоді як контрольні елементи втратили 20% ефективності всього за 300 годин. Крім того, розроблене покриття збільшує термічну стабільність, витримуючи екстремальні температури та численні цикли нагрівання-охолодження.

Завдяки інвертованій (p-i-n) архітектурі, ці сонячні елементи легко інтегруються з силіконовими елементами у тандемних конструкціях. Це дає можливість комбінувати переваги обох технологій та створювати більш ефективні установки для генерації сонячної енергії.

Згадуючи перші кроки до цього досягнення, Абати відзначає, що ідея для проміжної плівки народилася під час його післядокторської роботи. Тоді ефективність перовскітових елементів становила лише 15%, але швидко знижувалася. Сьогоднішні результати, очевидно, свідчать про значний прогрес у створенні високоефективних і стійких оптоелектронних пристроїв.