В NREL улучшили эффективность перовскитных солнечных батарей на 16%

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) и шести других научных организаций смогли увеличить КПД одного из перовскитных фотоэлектрических элементов сразу на 16%. Почти рекордная эффективность для этого класса недорогих солнечных батарей сопровождается удвоением эксплуатационной стабильности устройства.

Статья об этой инновации вышла 25 ноября в журнале Science. Наряду со специалистами NREL участие в её подготовке приняли представители Национальной лаборатории ускорителя SLAC, Университета Толедо (Испания), Принстонского университета, Университетов Аризоны, Кентукки и Колорадо.

Международная команда разработала сверхтонкий (толщиной всего в несколько нанометров) органически-неорганический слой, который не только защищает низлежащий абсорбирующий слой от напряжения, но перемещает носители заряда со скоростью, намного выше, чем в предыдущих конструкциях.

Кай Чжу (Kai Zhu), старший научный сотрудник Центра химии и нанонаук в NREL и автор-корреспондент статьи сообщил, что слияние 2D- и 3D-слоев позволяет повысить эффективность солнечного элемента примерно до 24,7%. На сегодняшний день наилучший результат усилий по совершенствованию эффективности кристаллической структуры перовскитов, как более дешёвой альтернативы кремниевым солнечным панелям, составляет 25,5%.

В новой работе учёные отошли от прежнего подхода: вместо монослоя перовскита Руддлездена-Поппера с крупными и относительно малоподвижными органическими катионами они использовали метастабильную полиморфную структуру Диона-Якобсона (DMePDAPbI4, где DMePDA это диметилпропан диаммоний) отличающуюся лучшей стабильностью и более высокой мобильностью зарядов.

В сравнительных испытаниях модифицированный элемент продемонстрировал снижение эффективности всего лишь на 10% после 1000 часов непрерывной работы. За это же время у контрольного образца КПД упал на 43%.

Исследователи считают использование метастабильных 2D-структур многообещающим новым подходом, который может быть адаптирован солнечной промышленностью для ускорения разработки эффективных и стабильных перовскитных солнечных элементов.