Науковці Китайської академії наук розробили тандемний сонячний елемент, який перетворює на електроенергію 29,71% сонячного випромінювання. У пристрої поєднали напівпрозорий перовськітний верхній шар і нижню комірку на основі міді, індію, галію та селену (CIGS)
Фото: magnific.com/jcomp
Особливістю розробки стала технологія, що дає змогу контролювати структуру перовськіту ще на етапі формування плівки. Саме нестабільність широкозонних перовськітних матеріалів тривалий час залишається однією з головних перешкод для їх практичного застосування у сонячній енергетиці.
Під дією світла в таких матеріалах можуть переміщуватися іони галогенідів та виникати фазове розшарування. Це погіршує робочі характеристики елемента і призводить до поступової втрати ефективності. Причиною цих процесів дослідники називають дефекти, пов’язані з недостатньо координованими іонами свинцю та вакансіями галогенідів. Вони створюють центри рекомбінації носіїв заряду, порушують кристалічну структуру та полегшують подальшу міграцію іонів.
Для усунення проблеми китайські науковці застосували метод координаційної інженерії. До складу матеріалу додали органічну сірковмісну сполуку біс(2-піридилметил)сульфід, скорочено 2PyS. Вона допомогла відрегулювати локальне оточення іонів свинцю безпосередньо під час кристалізації перовськітної плівки.
Також читайте: Учені знайшли атмосферу на кам’янистій планеті в зоні життя
На відміну від традиційної пасивації, яку проводять уже після утворення кристалічного шару, новий підхід впливає на сам процес появи дефектів. Завдяки цьому розробникам вдалося зменшити їхню кількість, уповільнити рух галогенідних іонів і придушити спричинене освітленням розділення фаз.
Експерименти також показали, що 2PyS сильніше взаємодіє з йодидом свинцю, ніж поширені у виробництві перовськітів розчинники — диметилформамід і диметилсульфоксид. Це забезпечує точніший контроль над кристалізацією та сприяє формуванню стабільнішої структури матеріалу.
Окрема перовськітна комірка продемонструвала ефективність 22,21%. Показник CIGS-елемента при освітленні повним сонячним спектром становив 19,65%. Після розміщення під верхнім напівпрозорим шаром він знизився до 7,5%, оскільки частина випромінювання поглиналася перовськітом.
У чотирьохтермінальній конфігурації дві комірки працюють незалежно та використовують різні ділянки сонячного спектра. Їхня сумарна ефективність сягнула 29,71%.
Пристрій також пройшов тривале випробування: після 2000 годин безперервної роботи він зберіг понад 91% початкової продуктивності. Автори називають це одним із найкращих показників стабільності серед представлених дотепер чотирьохтермінальних тандемів перовськіт/CIGS.
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Вчені здійснили прорив у перетворенні пластику на водневе паливо
Магнітне поле Землі швидко слабшає: чим це загрожує
Марсохід NASA виявив на Марсі загадкове явище
Джерела: NoWorries, PVMagazine.
Telegram 
Viber 
