Материалы портала «Научная Россия»

Ученые поняли, как сделать солнечные батареи стабильнее и эффективнее

Ученые поняли, как сделать солнечные батареи стабильнее и эффективнее
Ученые НИТУ "МИСиС" с коллегами из РАН и Университета Тор Вергата (Италия) добились значительной стабильности и эффективности перовскитных элементов

Ученые Национального исследовательского технологического университета «МИСиС» (НИТУ "МИСиС") с коллегами из РАН и Университета Тор Вергата (Италия) добились значительной стабильности и эффективности перовскитных элементов – вероятной основы "солнечной энергетики будущего" – добавив в них прослойку иодида меди. Данные исследования опубликованы в "Materials".

Гибридные перовскитные материалы – молодой класс полупроводников для оптоэлектроники, считающийся эффективной и доступной альтернативой кремнию в производстве солнечных батарей. Они гораздо дешевле, так как могут печататься жидкостными методами нанесения при невысоких температурах (<200 ̊C).

Команда ученых НИТУ «МИСиС», Института физической химии и электрохимии А.Н. Фрумкина РАН и Университета Тор Вергата решили исправить главный недочет этой "альтернативы", мешающий широкому производству – нестабильность. Ключевую роль при этом сыграла молекула метилламин-свинец-йод-3 (MAPbI3)

 «Фотоактивный слой MAPbIкристаллизуется на поверхности транспортного слоя p-типа, переносящего положительные заряды (в нашем случае – оксид никеля NiO). Как известно, при постоянном освещении и последующем нагреве перовскитных солнечных элементов с  фотоактивным слоем MAPbIвыделяются свободный йод и йодоводородная кислота, которые вредят интерфейсу между слоями перовскита и NiO, образуя множество дефектов – и существенно снижая стабильность и производительность устройства", - рассказал научный сотрудник лаборатории перспективной солнечной энергетики НИТУ «МИСиС» Данила Саранин.

Для устранения этой проблемы ученые использовали дополнительную прослойку из полупроводника p-типа иодида меди между перовскитом и дырочно-транспортным NiO.

"Данный материал не имеет столь стремительной деградации под действием света, сопровождаемой выделением соединений йода аналогично используемому перовскитному материалу. Более того, дополнительный p-слой позволил улучшить сбор положительных зарядов и существенно снизить концентрацию дефектов на переходе между фото-поглощающим и дырочно-транспортными слоями", - сообщил Данила Саранин.

Стабилизировать перовскитный элемент аналогичной архитектуры и состава фотоактивного слоя за счет дополнительной органической прослойки – не новая идея для науки. Но другие коллективы привлекали дорогие и сложные в синтезе материалы: производные металлорганического соединения ферроцена, маломолекулярные органические полупроводники.

Ученые же НИТУ «МИСиС» с коллегами первыми попробовали иодид меди – более доступный и простой в применении неорганический материал. Эта "исследовательская интуиция" подтвердилась в цифрах: усовершенствование структуры перовскитного элемента повысило стабильность его работы в среднем на 40%, а КПД – вырос до 15,2%.

Как сообщают создатели, толщина готового элемента составляет менее 1 микрона – в десятки раз меньше, чем у кремниевых солнечных батарей.

Далее ученые намерены создать аналогичную прослойку для стабилизации передачи отрицательных зарядов, а также масштабировать технологию до размеров широкоформатного модуля.

метилламин-свинец-йод-3 перовскит перовскитные солнечные батареи солнечные батареи

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий

Информация предоставлена Информационным агентством "Научная Россия". Свидетельство о регистрации СМИ: ИА № ФС77-62580, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций 31 июля 2015 года.