Российские учёные создали покрытие, сохранившее 98% эффективности перовскитного солнечного элемента спустя 10 000 часов
Учёные Сколтеха совместно со специалистами компании «ИНСКАН» разработали защитное полимерное покрытие для перовскитных солнечных элементов. Лучший вариант позволил устройствам сохранить около 98% первоначальной эффективности после более чем 10 000 часов испытаний.
Главная проблема перовскитных солнечных элементов — их сравнительно низкая долговечность. Влага, кислород, нагрев и свет постепенно разрушают чувствительный материал, из-за чего характеристики элемента ухудшаются.
Исследователи сравнили четыре разновидности парилена — N, C, D и F. Это полимерные материалы, которые можно наносить тонким защитным слоем методом химического осаждения из газовой фазы.
Лучший результат для готовых солнечных элементов показал парилен-N. Покрытые им образцы при хранении на воздухе с относительной влажностью менее 35% сохранили около 98% первоначальной эффективности спустя более 10 000 часов. Потери составили всего около 2%.
При этом разные разновидности покрытия вели себя по-разному. Парилен-C лучше защищал сам перовскит от разрушения при нагреве и длительном освещении, однако содержащие хлор парилен-C и парилен-D оказались несовместимы с серебряными электродами: миграция ионов серебра могла привести к отказу устройства. Парилен-F этой проблемы не имел, но хуже защищал от влаги.
Поэтому для солнечных элементов с серебряными электродами исследователи назвали наиболее перспективным именно парилен-N.
Важно, что результат 10 000 часов не означает непрерывную работу солнечного элемента под солнечным светом в течение всего этого времени. В данном эксперименте долговечность готовых элементов проверяли при длительном хранении в темноте на воздухе. Работа показывает прежде всего, насколько эффективно покрытие замедляет естественную деградацию перовскитных устройств.
Повышение стабильности считается одной из ключевых задач на пути к практическому применению перовскитных солнечных элементов. Такие элементы привлекательны благодаря потенциально недорогому производству, небольшой толщине и высоким показателям преобразования солнечной энергии, однако их долговечность пока уступает традиционным кремниевым панелям.
Исследование в журнале Applied Physics Letters.