Химики улучшили долговечность перовскитных солнечных батарей

U.S. Department of Energy

Исследователи из Университета штата Орегон добавили соль пиперидина в структуру перовскита и создали на основе нового материала солнечную панель. Оказалось, что такой солнечный элемент остается стабильным дольше аналогов, сохраняя эффективность в преобразовании излучения. Статья об открытии опубликована в журнале Science.

Галогенидные перовскиты уже давно считаются перспективными материалами для солнечной энергетики. Они представляют собой соединения, содержащие два катиона металла или органических остатка и анионы галогена. Отличительная черта этих веществ, отличающих их от соединений с подобным составом — псевдокубическая кристаллическая решетка.

Производство перовскитов дешево, а их эффективность в преобразовании солнечной энергии в электричество высока. Однако, галогеноперовскиты достаточно нестабильны при постоянном воздействии на них солнечного света. Именно эта проблема мешает выводу нового типа солнечных элементов на мировой рынок.

Теперь исследователи из Университета штата Орегон вместе с коллегами из Оксфордского университета создали уникальный экспериментальный аппарат для изучения проводимости материалов для солнечных элементов. Сначала авторы показали, что галогеноперовскит на основе свинца, цезия и иона формамидия разлагается при действии излучения даже без приложения к нему электрических контактов. Чтобы увеличить стабильность этого материала, команда исследователей использовала ионную жидкость — соль пиперидиния.

На основе нового материала ученые создали тандемный солнечный элемент. Он включал в себя как галогеноперовскит, так и кремний, который традиционно используется в солнечных панелях для преобразования энергии. В результате авторы показали, что добавка ионной жидкости увеличивает напряжение в цепи и эффективность солнечного элемента.

Затем исследователи провели испытание новой тандемной ячейки и элемента на основе чистого органо-неорганического галогеноперовскита. Для этого ученые воздействовали на них излучением, имитирующим спектр солнечного света и замеряли уровень деградации материала. Оказалось, что по прошествии более 1000 часов тандемная ячейка и элемент на основе чистого перовскита деградировали соответственно всего на 5% и 20%. Также исследователи выяснили основные механизмы, которые привели к такой деградации. Исследование поможет лучше понять, как разрушаются галогеноперовскиты при действии солнечного света и улучшить механизмы их стабилизации.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.