Исследователи из Райсовского университета нашли неорганические соединения, сокращающие количество дефектов в перовскитных солнечных батареях, одновременно повышая их устойчивость к действию света, тепла и влаги.
Команда Джуна Лу уверена, что замена индием части свинца в цезий-свинцово-йодидных перовскитах поможет преодолеть основной барьер на пути распространения технологии, сообщает sciencedaily.com. Модификация позволяет управлять формированием дефектов, влияющих на запрещенную энергетическую зону – критическое свойство, определяющее эффективность батареи. Дополнительно она позволила изготавливать устройства на открытом воздухе.
Новые батареи способны работать месяцами (а не днями) с эффективностью преобразования света чуть выше 12%. Выводы исследования опубликованы в Advanced Materials.
Перовскитные кристаллы имеют кубическую решетку, хорошо поглощающую лучи. Но материал восприимчив к действию света, влаги и тепла.
«Мы представили решение проблемы, — сказал Лу. – Наш перовскит отличается от традиционных структур – неорганически-органических гибридов с максимальным КПД около 25%. Проблема заключается в их нестабильности. Инженеры разрабатывали оболочки для защиты материалов от внешних воздействий. Но им было сложно модифицировать сами нестабильные структуры».
Ведущий автор Цзя Лян с коллегами разработал и протестировал перовскитные батареи из неорганических цезия, свинца и йодида. Они склонны к быстрому выходу из строя из-за дефектов. Добавив бром и индий, ученые уменьшили их количество, подняв эффективность выше 12% и напряжение до 1,2 В.
Дополнительно компоненты обеспечили стабильность. Батареи, изготовленные на открытом воздухе, выдерживали высокую влажность Хьюстона. Заключенные в оболочку устройства сохраняли стабильность более 2 месяцев. Стандартные батареи из цезия, свинца и йодида выдерживали на воздухе несколько дней.
«Максимальный КПД материала может достичь примерно 20%. Добившись таких показателей, мы получим рыночный продукт, — сказал Лян. – Его преимуществами, в сравнении с кремниевыми батареями, будет дешевый, масштабируемый синтез в растворе. Нужно просто нанести смесь на основание и дать ей высохнуть».
Читайте по теме. Впервые ученым удалось получить перовскитные солнечные батареи дешевле кремниевых
