Инженеры устранили помеху эффективности перовскитных солнечных батарей

В Университете Небраска-Линкольн смогли удвоить эффективность перспективных солнечных элементов на базе перовскита, решив давнюю проблему, ухудшавшую их производительность и стабильность и мешавшую измерению их характеристик.

Речь идет о гистерезисе фототока — нежелательный сдвиг электропроводности в зависимости от того, растет или уменьшается приложенное напряжение (например, для измерения фототока), который наблюдается в перовскитных элементах определенного типа.

Группа под руководством Джинсон Хуана (Jinsong Huang), доцента машиностроения и материаловедения, установила, что причина гистерезиса кроется в наличии ловушек, задерживающих электроны и, соответсвенно, уменьшающих электрический ток. Подобные ловушки также уменьшают срок эксплуатации перовскитных устройств и затрудняют измерения эффективности преобразования ими солнечного света в электричество, говорит Хуан: «В отрасли фотоэлектроники даже увеличение на один процент имеет большое значение».

Ученым удалось локализовать эти ловушки: как оказалось, они концентрируются на поверхности перовскита и вдоль границ микроскопических зерен, образующих его структуру.

В поиске способов устранения гистерезиса Хуан с коллегами натолкнулись на неожиданно простое решение. «Мы добились этого просто использовав молекулы-фуллерены, которые часто применяются в солнечных батареях».

Изготовив тонкую фуллереновую пленку они нанесли ее на перовскит. При этом шарообразные молекулы углерода заполнили большую часть ловушек — КПД солнечной батареи в результате увеличился вдвое.

«Мы ожидали улучшения, но не рассчитывали, что эффективность удвоится, — пишет Хуан в статье, опубликованной вчера в Nature Communications. — И это простой метод, который легко может воспроизвести любой желающий».