Физики из Уральского федерального университета и ФИЦ проблем химической физики и медицинской химии РАН представили метод, который способен кардинально ускорить создание долговечных солнечных панелей.
Работу исследователей опубликовали в журнале Physica B: Condensed Matter, где подробно описан их подход, позволяющий всего за несколько часов определить стабильность нового материала, на что раньше уходили тысячи часов испытаний.
Перовскитные солнечные элементы считаются будущим солнечной энергетики. Они не затратны в производстве и уже демонстрируют КПД преобразования энергии выше 27%. Однако их главный минус — хрупкость и быстрая деградация под воздействием света, влаги и температуры. Ученые по всему миру ищут способы «укрепить» структуру перовскита, но каждое новое решение требует длительного и дорогостоящего тестирования.
В создаваемых материалах могут быть самые разные дефекты. К примеру, нестабильные атомы свинца, вокруг которых образуются вакансии (отсутствие анионов). Чтобы этот дефект не привел к разрушению всей солнечной ячейки, его пассивируют или, другими словами, запечатывают, после чего тестируют: проверяют, получилось или нет нейтрализовать дефекты. И обычно такое тестирование — нагрев, радиация, свет и т. д. — может занимать тысячи, а иногда и десятки тысяч часов.
Исследователи предложили использовать метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии (РФЭС), но с более глубоким анализом. Обычно этот метод применяют для определения состава поверхности.
Российские ученые же решили сосредоточиться на «тонких эффектах» — незначительных изменениях в химическом состоянии атомов, которые другие исследователи, как правило, пропускают. Новый метод сокращает время проверки материала с тысяч часов до всего 4−5.
Это позволит инженерам быстро отбраковывать неудачные составы и концентрироваться на самых перспективных. Разработка не только значительно снижает расходы на исследования, но и открывает путь к скорейшему появлению на рынке нового поколения стабильных, эффективных и доступных солнечных панелей.
Ранее Наука Mail сообщала, что коллектив российских физиков улучшили датчик для термоядерного синтеза.
