Недорогі перовскітні сонячні панелі отримали утричі більший термін служби: що сприяло цьому захисту?

Невдовзі перовскітні елементи можуть стати альтернативою звичним кремнієвим, які славилися своєю надійністю.

У Сполучених Штатах дослідники з Північно-Західного університету створили інноваційне захисне покриття, що суттєво продовжує експлуатаційний період перовскітних сонячних панелей. Вони виклали деталі своєї розробки в статті, яка з'явилася в журналі Science.

Сонячні елементи на основі перовскітів виявляються більш продуктивними та економічно вигідними в порівнянні з традиційними кремнієвими, хоча їхній термін служби значно коротший. Для покращення стабільності зазвичай їх покривають захисним шаром з амонійних сполук, що підвищує ефективність. Хоча це покриття демонструє добрі результати, воно піддається деградації в умовах навколишнього середовища, зокрема через зміни температури та рівень вологості.

Вчені з Північного Заходу створили нове, більш надійне покриття, засноване на амідинії. Для цього вони інтегрували стабільні молекули, які здатні взаємодіяти з перовскітом, що допомагає уникнути утворення дефектів. Молекули, що містять амоній, характеризуються атомом азоту, оточеним трьома атомами водню і однією вуглецевою групою, тоді як молекули амідинію мають центральний атом вуглецю, зв’язаного з двома аміногрупами. Завдяки своїй будові, яка сприяє рівномірному розподілу електронів, молекули амідинію демонструють вищу стійкість у екстремальних умовах.

У ході досліджень було виявлено, що ця речовина має у десять разів вищу стійкість до деградації в порівнянні зі стандартними покриттями на основі амонію. Крім того, амідінієве покриття тричі подовжило експлуатаційний період сонячної панелі, тобто час, за який ефективність знижується до 90% від початкового значення за умов інтенсивного впливу.

Створений сонячний елемент виявився вражаюче ефективним, досягнувши 26,3% конверсії, що свідчить про його здатність перетворювати 26,3% отриманого сонячного випромінювання в електричну енергію. Крім того, цей елемент зберіг 90% своєї початкової ефективності після 1100 годин тестувань у екстремальних умовах, піддаючись впливу високих температур і яскравого світла.

"У даній сфері вже тривалий час ведеться робота над стабільністю перовскітних сонячних панелей. До цього часу більшість досліджень зосереджувалися на покращенні стабільності самого перовскітного матеріалу, не звертаючи уваги на захисні шари. Завдяки вдосконаленню захисного шару нам вдалося значно підвищити загальну ефективність сонячних елементів," — зазначив Бін Чен, один з керівників дослідження.

Інший керівник, Меркурі Канатзідіс, зазначив, що дослідження має на меті подолати один із головних бар'єрів для масового використання перовскітних сонячних панелей — їхню стабільність в умовах реального середовища, а не лише в лабораторії. Спеціальна хімічна сполука для покриття значно покращила довговічність пристроїв, при цьому не знижуючи їхньої ефективності. Завдяки цій інноваційній технології споживачі отримують доступ до практичного та економічного варіанту фотоелектричних елементів на основі кремнію.