Международная группа исследователей из Корейского и Сеульского национального университетов, а также университета Толедо (США) добились значительного прогресса в разработке солнечных элементов на основе перовскитов, сообщает Interesting Engineering.
Ученым удалось создать трехмерный перовскитный солнечный элемент, который демонстрирует эффективность преобразования энергии больше 26% и сохраняет работоспособность дольше 24 тыс. часов в условиях лабораторных испытаний.
Перовоскитные элементы привлекают все больше внимания ученых. По мере приближения кремниевых солнечных батарей к пределу эффективности специалисты ищут альтернативы — более экономичные и производительные решения. Однако ключевой проблемой перовскитов остается их стабильность: до сих пор было сложно обеспечить долгосрочную работу таких элементов.
Разработчики предложили концепцию, в которой слои, переносящие заряд, размещаются с обоих сторон поглотителя. Это помогает пассивировать (покрыть защитным слоем) поверхности и границы раздела.
Чтобы решить архитектурные сложности, ученые обратились к двумерным галогенидным перовскитам с большим энергетическим зазором между валентной зоной и зоной проводимости. Эти материалы эффективно поглощают высокоэнергетический свет (синий и ультрафиолетовый), но пропускают низкоэнергетический (красный и инфракрасный).
В ходе экспериментов исследователи обнаружили неожиданный эффект. Простое соприкосновение 2D‑ и 3D‑материалов меняет оптические свойства трехмерного слоя, включая его фотолюминесценцию — и это происходит даже без нагрева или давления.
Интересно, что эти изменения обратимы и сильно зависят от органического катиона. Когда мы выяснили, что это контактное взаимодействие существенно влияет на фазовые переходы в трехмерном перовските и что оно возникает из-за взаимодействия между органическими катионами в двухмерных и трехмерных слоях, мы были по-настоящему воодушевлены
Интегрировав разработанные пленки FAPbI₃ (трииодид формамидиния‑свинца) в обычные солнечные элементы, ученые достигли эффективности 26,25%. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.
Ранее Наука Mail рассказывала, что молекулярная катапульта ускорит солнечные батареи.
