Сонячні батареї досягли рекордної ефективності завдяки новій технології: як це вдалося

Пасивовані терпіридином сонячні панелі з перовскіту досягли ККД 25%, а також підвищеної термічної та світлової стабільності.

Дослідники використовували молекулярний пасиватор на основі π-сполучених терпіридинових молекул Льюїса для обробки перовскітних сонячних панелей. У підсумку вони досягли ефективності перетворення енергії 25,24%, при цьому 90% PCE збереглося після 2664 год впливу світла, пише interestingengineering.com.

Перовскітні сонячні елементи, оброблені з використанням цього методу, уникають пошкоджень і зберігають свою продуктивність.

Нині нічого не можна зробити з дефектами, що утворюються під час роботи батарей, оскільки концентрації пасиваторів завжди оптимізували на основі свіжоприготованих пристроїв. Це призводить до того, що їх недостатньо для розміщення новоутворених дефектів, що призводить до невідповідності між концентраціями пасиваторів і дефектів. Тому в дослідженні науковці пропонують стратегію інтенсивної пасивації поверхні перовскіту за допомогою π-сполученого пасиватора, ефективність якого не залежить від концентрації.

Три органічні молекули Льюїса — піридин, біпіридин і терпіридин — були використані для дослідження впливу π-сполучення молекулярної структури на пасивацію та її довговічність. Терпіридин, який має найбільше π-сполучення, виявився найменш залежним від концентрації та показав найкращу довговічність пасивації. Пасивовані терпіридином сонячні панелі з перовскіту досягли ККД 25%, а також підвищеної термічної та світлової стабільності.

Дослідники продемонстрували незалежний від концентрації ефект пасивації для фотоелементів у раціонально спроєктованій π-сполученій молекулі. Незалежність від концентрації забезпечує пасивацію поверхні за надлишкової концентрації, що підвищує довговічність пасивації, оскільки надлишкові молекули пасивації взаємодіють із новоутвореними дефектами в міру деградації пристроїв.

Група вчених вважає, що їхня робота призведе до підвищеної уваги до довговічності пасивації під час проєктування пасивувальних молекул у майбутньому.

Пасивація дефектів вважається важливою стратегією для створення ефективних перовскітних сонячних батарей. Однак пасивація при тривалій експлуатації значною мірою ігнорувалася. Концентрація пасиватора зазвичай оптимізується з використанням нових пристроїв, тоді як концентрація дефектів збільшується з часом під час фактичної експлуатації пристрою. У результаті початкові пасиватори з низькими концентраціями не можуть пасивувати зростаючу кількість дефектів стійким чином. Більш високі початкові концентрації пасиваторів могли б у принципі впоратися з новими дефектами в міру їхнього розвитку, але ця стратегія поки що не успішна, оскільки високі концентрації пасиваторів завжди шкідливі для продуктивності пристрою.