Ученые открыли путь к более дешевым гибким солнечным батареям
Американские специалисты нашли способ продлить срок службе перовскитных солнечных батарей, добавив в них щелочные металлы.
Исследование было проведено командой Технологического института Джорджии, Массачусетского технологического института и Калифорнийского университета Сан-Диего, сообщает eurekalert.org. Его результаты могут помочь ускорить распространение перовскиных установок. Простые в производстве и дешевые гибкие солнечные батареи создают новые возможности для сбора энергии. В последние годы их КПД приблизился к показателям кремниевых устройств.
«Но для обретения конкурентоспособности на рынке перовскитным системам нужна большая эффективность и долговечность», — сказал Хуан-Пабло Корреа-Баэна из Технологического университета Джорджии.
В статье для Science ученые подробно описали механизм, за счет которого добавление щелочных металлов улучшает характеристики установок.
«Перовскит может полностью изменить сферу солнечной энергетики, — сказал профессор Дэвид Феннинг из Калифорнийского университета. – Материал способен снизить расходы на производство батарей без ухудшения эффективности. Но мы все еще много не знаем о таких структурах».
Кристаллы перовскита состоят из 3 компонентов. Первый формируется из свинца, второй – из органических компонентов, вроде метиламмония, третий – из галогенидов, как бром и йод. Прошлые исследования показали, что замена среднего компонента цезием и рубидием улучшала свойства структуры. Исследователи захотели понять причину таких изменений, использовав для этого мощный рентген.
Выяснилось, что добавление цезия и рубидия ведет к более однородному смешению брома и йода. Это повышает эффективность конверсии на 2%.
«Любая гетерогенность в перовскитной установке становится слабым звеном цепи», — сказал Феннинг.
Ученые также заметили, что сами щелочные добавки формируют «мертвые зоны», не производящие ток.
«В других случаях такие участки убили бы батарею, не давая двигаться электронам. Но здесь они мало влияли на эффективность», — сказал Феннинг.
Исследование помогло понять, как работают перовскитные устройства на наномерном уровне. Оно открывает возможности для дальнейшего улучшения систем.
