Российские учёные создали полимеры для долговечных перовскитных солнечных батарей
Исследователи из ПНИПУ, Сколтеха и РАН разработали четыре новых органических полупроводниковых материала для перовскитных солнечных батарей. После 1800 часов работы устройства сохраняют до 99% эффективности, тогда как стандартные теряют половину мощности.
Солнечные батареи будущего должны быть тонкими, гибкими и дешёвыми. Таковы перовскитные панели. Но у них есть ахиллесова пята — они быстро умирают. Российские учёные, кажется, нашли способ это исправить.
Исследователи из Пермского политеха, Сколтеха и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали четыре новых органических полупроводниковых материала для перовскитных солнечных батарей. Результат впечатляет: устройства на их основе после 1800 часов непрерывной работы сохраняют до 99% эффективности. Для сравнения: стандартные материалы за то же время теряют больше половины мощности.
Перовскитные солнечные батареи называют следующим шагом после кремниевых. Это тонкие, лёгкие и гибкие устройства, которые можно устанавливать на окна, фасады зданий и даже использовать в портативной электронике. Они поглощают свет в широком диапазоне длин волн, поэтому могут работать не только от солнца, но и от искусственного освещения. Идеальные панели будущего.
Но есть проблема. Светопоглощающий слой перовскита крайне нестабилен — он быстро деградирует под действием влаги, кислорода и высоких температур. Массовому внедрению мешало именно это.
Однако у перовскита есть необычная особенность: если продукты его распада не «убежали» из слоя, он может восстановиться. В этом ему помогают органические полупроводниковые слои, которые не только переносят заряд, но и защищают его. Учёные подобрали оптимальные материалы и архитектуру устройства, создав четыре новых полимера.
В качестве «скелета» молекулы исследователи выбрали трифениламин. Российские химики улучшили его зарядово-транспортные свойства. Новые батареи показывают до 17,8% эффективности преобразования света (у эталонного материала PTAA — около 17%). Но главное — стабильность. В одинаковых условиях классический PTAA теряет почти половину начальной мощности, а устройства с новыми полимерами сохраняют около 90%.
Как отметил аспирант ПНИПУ Михаил Терещенко, грамотный выбор органического слоя работает как «подушка безопасности». Он не только добавляет проценты к КПД, но и заметно продлевает жизнь будущим гибким панелям.
