Исследование международной команды под руководством Центра Гельмгольца в Берлине опубликовано в журнале Energy & Environmental Science. Ученые создали новый контактный материал mCB-FMN, который помогает эффективнее выводить электрический заряд из перовскитного слоя. Его можно использовать как в обычных солнечных элементах, так и в тандемных устройствах, где перовскит объединен с кремнием.
Когда солнечный свет попадает на перовскит, внутри материала появляются электрические заряды. Чтобы превратить их в ток, электроны нужно быстро направить к электрическому контакту. Обычно для этого применяют материал C60. Его молекулы по форме напоминают футбольный мяч. Однако часть энергии на границе слоев теряется, а сам контакт может со временем становиться менее устойчивым.
Новый материал лучше прилегает к поверхности перовскита и закрывает мелкие дефекты, через которые обычно теряется заряд. Он быстрее принимает электроны и почти не мешает свету проходить к активным слоям. Кроме того, материалы прочнее соединяются между собой, поэтому солнечный элемент меньше рискует расслоиться во время работы. В лабораторных испытаниях новый контакт повысил эффективность одиночных перовскитных элементов примерно на 1,5 процентного пункта. В сочетании с кремнием прирост достиг 2,4 пункта. Устройства также лучше переносили воздействие кислорода и дольше сохраняли стабильную работу.
На разработку уже подана патентная заявка, а новый материал появился в продаже для исследовательских лабораторий. Теперь ученым предстоит проверить его в крупных солнечных модулях и при длительной работе на открытом воздухе. Работа показывает, что улучшить солнечную батарею можно не только за счет слоя, поглощающего свет. Иногда достаточно сделать надежнее путь, по которому движутся электроны.
Ранее Наука Mail рассказала о новых двумерных материалах, которые российские ученые нашли с помощью компьютерного моделирования.