В РФ продлили срок службы перовскитных солнечных панелей: 1800 часов работы и 99% эффективности
В России нашли способ повысить стабильность перовскитных солнечных панелей, чей главный светопоглощающий слой склонен к быстрой деградации. Ученые из Пермского национального исследовательского политехнического университета, Сколтеха и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии (ФИЦ ПХФ и МХ) РАН разработали четыре новых полимерных материала. Благодаря им элементы способны сохранять до 99% эффективности, даже работая непрерывно 1800 часов.
Перовскитные солнечные батареи — это тип фотоэлектрических элементов, в которых активным светопоглощающим слоем выступают кристаллы со структурой, похожей на минерал перовскит. В этой структуре катионы и анионы чередуются в кубической решетке, которая образует идеально упорядоченный кристалл.
Перовскитные солнечные элементы называют батареями будущего, полагая, что они могут стать альтернативой кремниевым. Во-первых, они поглощают более широкий диапазон волн света, чем кремний, а значит, могут питаться не только от солнечного света, но и от искусственного освещения. Это существенно расширяет область их возможных применений.
Помимо этого, у перовскитных солнечных батарей — настраиваемый энергетический диапазон. Также они отличаются легкостью и гибкостью.
Несмотря на все достоинства, перовскитные солнечные панели не вошли в массовое производство. Одно из главных препятствий — нестабильность и быстрая деградация основного светопоглощающего слоя. Перовскитоподобный материал чувствителен к влаге, кислороду и высоким температурам.
Однако команда ученых ПНИПУ, РАН и Сколтеха нашла способ решить эту проблему. Они разработали четыре органических полимерных материала, в которых «скелетом» молекулы выступает трифениламин. Ученые сочетали его либо с карбазолом, который повышает стабильность материала, либо с тиофеном, улучшающим проводимость. Также вводилась объемная боковая группа — триизопропил(2-тиенил)силильная — для влияния на упаковку молекул и стабильность структуры.
Во время испытаний солнечные батареи с новыми полимерами отметились высокими показателями — они сохраняли до 99% эффективности после 1800 часов непрерывной работы. Также конкурентной оказалась эффективность преобразования солнечного света — до 17,8% против 17% у PTAA — распространенного эталонного материала для дырочно-транспортных слоев в перовскитных батареях.
«Иначе говоря, грамотный выбор органического слоя вокруг перовскита работает как “подушка безопасности”: он не только добавляет проценты к эффективности, но и заметно продлевает жизнь будущим гибким панелям», — объяснил аспирант кафедры «Технология полимерных материалов и порохов» Михаил Терещенко.
Разработчики полагают, что их решение поможет приблизить массовое производство перовскитных солнечных панелей.
Перовскитные солнечные панели интересны и для космоса. Ранние исследования демонстрировали, что перовскиты способны противостоять космической радиации и самовосстанавливаться.
Ранее стало известно, какое предприятие произведет солнечные батареи для четырех новых спутников «Экспресс».
Фото: М.Д. Терещенко / ПНИПУ / Научная Россия
Самое популярное
