Добавка 2-аминобензотиазол повысила эффективность и стойкость оловянных перовскитных ячеек

Учёные Университета Софии (Япония) разработали гетероатомную добавку 2-аминобензотиазол (2-ABZ), которая одновременно повышает начальную эффективность оловянных перовскитных солнечных ячеек и значительно улучшает их долгосрочную стабильность. Через 100 дней хранения элементы с добавкой сохраняли 84,94% исходной эффективности. Работа опубликована в сентябре 2026 года.

Зачем нужны оловянные перовскиты

Свинцово-галогенидные перовскиты достигли впечатляющих эффективностей выше 26%, однако токсичность свинца создаёт серьёзные препятствия для их коммерциализации. Оловянные перовскиты (SnPSC) — наиболее перспективная безсвинцовая альтернатива: олово близко к свинцу по химическим свойствам и обеспечивает хорошее поглощение солнечного спектра.

Принципиальная проблема оловянных перовскитов — лёгкое окисление Sn²⁺ до Sn⁴⁺, которое создаёт дефекты кристаллической решётки и каналы утечки тока. Именно из-за этого эффективности SnPSC остаются ниже, а деградация — быстрее, чем у свинцовых аналогов.

Механизм действия 2-ABZ

2-аминобензотиазол содержит несколько функциональных групп: атомы серы и азота, а также ароматическое кольцо. Эта многофункциональная молекула действует на нескольких уровнях одновременно:

• Атомы серы координируются с ионами олова Sn²⁺, стабилизируя их и замедляя окисление до Sn⁴⁺;
• Аминогруппа образует водородные связи с йодид-ионами решётки, «залечивая» дефекты на границах зёрен;
• Ароматическое ядро улучшает транспорт заряда, создавая π-сопряжённые каналы.

В результате кристаллы перовскита росли более однородными с меньшим числом границ зёрен и дефектов.

Характеристики ячеек

Солнечные ячейки с добавкой 2-ABZ показали:

• Пиковую эффективность преобразования выше эталонных образцов без добавки;
• Сохранение 84,94% исходной эффективности после 100 дней хранения — результат, значительно превышающий большинство ранее опубликованных данных для SnPSC;
• Улучшение характеристик заряд-транспортного слоя и снижение утечки тока.

Перспективы

Читайте также по теме: кристаллических затравках для перовскитных ячеек.

Стойкость к деградации остаётся главным препятствием для выхода оловянных перовскитов на рынок. Достижение показателя 84,94% через 100 дней — значительный шаг вперёд, хотя требования промышленных стандартов (25 лет с сохранением >80%) остаются недосягаемыми без существенного прогресса в инкапсуляции и защите от влаги.