Перовскитные солнечные батареи достигли рекордной стабильности и эффективности

Добавки из соединений меди позволили создать солнечные батареи на основе перовскитов с КПД больше 20% и большим сроком службы. Также новая разработка позволяет избавиться от использования дорогих органических компонентов, без которых раньше не удавалось достичь эффективность больше 20%. Статья с описанием новых батарей опубликована в журнале Science.

Кремниевые солнечные батареи практически достигли предела совершенствования с пиковой эффективностью в 25%, к тому же они отягощены высокой стоимостью производства, токсичными отходами, большой массой и жесткостью. Перовскитные солнечные батареи считаются кранйе перспективных благодаря невысокой стоимости и большой эффективости, однако к их недостаткам относятся необходимость использования дорогих дополнительных веществ, а также постепенное ухудшение свойств.

В новой работе описаны батареи, сохраняющие 95% изначальной эффективности после 1000 часов облучения Солнцем при температуре 60°C. Для этого вместо органического, хорошо проводящего электронные дырки материала использовался тиоцианат меди CuSCN, который намного стабильне и дешевле ($0,5 за грамм вместо $500). Попытки использования этого вещества уже предпринимались, но большого положительного эффекта они не вызвали из-за сложностей с нанесением качественного слоя из CuSCN на перовскитную пленку, а также химической нестабильностью в интегрированной батарее.

Для преодоления этих проблем ученые из Федеральной политехнической школы Лозанны, во-первых, придумали простой способ осаждения из раствора слоев CuSCN толщиной 60 нанометров, а во-вторых, нанесли дополнительный слой из восстановленного оксида графена между CuSCN и слоем золота. Это позволило избавить от разрушения контакта между CuSCN и золотом, что оказалось основной причиной постепенного ухудшения подобных батарей.