Неорганический перовскит поможет в развитии тонкопленочных солнечных батарей

Ученые из Берлинского центра материалов и энергии им. Гельмгольца показали, что неорганические перовскитные поглотители могут использоваться в тонкопленочных солнечных батареях.

Исследователи всего мира активно работают над перовскитными системами. Особый интерес представляют металлорганические гибридные материалы, сообщает sciencedaily.com. Кристаллическая структура таких перовскитов содержит элементы, вроде свинца или йода, и органические молекулы.

Полностью неорганические соединения, вроде CsPbI3, имеют аналогичное строение. Но они содержат щелочные металлы, вроде цезия. Замена органики повышает их стабильность, но требует дополнительных производственных процессов с высокими температурами. Из-за этого неорганические перовскиты сложно внедрять в тонкопленочные солнечные батареи. Команда, работавшая под руководством доктора Томас Унольда, успешно изготовила полупроводники из таких материалов при умеренных температурах. Процесс позволит в будущем использовать неорганические перовскиты в солнечных коллекторах.

Физики разработали инновационный эксперимент, в ходе которого синтезировали и проанализировали много сочетаний материалов на одном образце. Используя совместное испарение йодидов цезия и свинца, они создали тонкие слои CsPbI3, систематически меняя количество элементов, при температуре менее 60°С.

«Исследование позволило найти оптимальные параметры производства намного быстрее традиционных подходов. Последние требуют 100 образцов для 100 различных составов», — объяснил Унольд.

Анализ пленки показал зависимость важных оптоэлектронных свойств от количества цезия и свинца. Излишек первого повышал стабильность перовскитной фазы, обеспечивая мобильность и длительность существования переносчиков заряда.

При участии профессора Стива Альбрехта, оптимизированные слои CsPbI3 были внедрены в прототип солнечных батарей с начальной эффективностью выше 12%. Они стабильно работали с КПД около 11% более 1200 ч.

«Мы показали, что неорганические перовскитные поглотители, при правильном производстве, подойдут для тонкопленочных устройств. Уверен, что технологию можно продолжить улучшать», — сказал Унольд.

Результаты исследования представлены в Advanced Energy Materials.