Исследователи продемонстрировали новый способ создания перовскитных солнечных элементов с меньшим количеством дефектов и потенциалом, способным конкурировать по долговечности с кремнием.

Удалив растворитель диметилсульфоксид и введя хлорид диметиламмония в качестве кристаллизующего агента, исследователи смогли лучше контролировать промежуточные фазы процесса кристаллизации перовскита, что привело к созданию тонких пленок с уменьшенными дефектами и повышенной стабильностью. 138 образцов устройств затем подвергались ускоренному процессу старения и тестированию при высоких температурах в натуральных условиях.

Формамидиний-цезий-перовскитные солнечные элементы, созданные с использованием нового процесса синтеза, превзошли контрольную группу и продемонстрировали устойчивость к термической, влажностной и световой деградации. Это сильный шаг вперед к соответствию стабильности коммерческого кремния и делает тандемные устройства перовскит-кремний гораздо реалистичным кандидатом на то, чтобы стать доминирующим солнечным элементом следующего поколения.

Под руководством профессора Генри Снайта (Оксфордский университет) и профессора Удо Баха (Университет Монаш) работа была опубликована в журнале Nature Materials и доступна здесь.

Аспирант Оксфордского университета Филипп Холжи, исследователь ранней стадии Марии Кюри и соавтор работы, сказал:

«Важно, чтобы люди начали менять в понимании, что нет никакой ценности в производительности, если не рассчитано на долговечность. Если устройство работает в течение дня, недели или другого срока, в нем не так много ценности. Создавайте на года».

Устройство работало выше порога T80 в течение 1 400 часов при имитации солнечного света при 65C. T80 - это время, необходимое солнечному элементу, чтобы снизить до 80% первоначальный эффект, что является общим ориентиром в области исследований. По истечении 1 600 часов контрольное устройство перестало функционировать, в то время как устройства, изготовленные с новой, улучшенной конструкцией, сохранили 70% первоначальной эффективности в условиях ускоренного старения.

Такое же исследование деградации было проведено на группе устройств при повышенной температуре 85C, причем новые клетки снова превзошли контрольную группу. Экстраполируя результаты, исследователи подсчитали, что новые клетки стареют в 1,7 раза на каждые 10C повышения температуры, что близко к 2-кратному увеличению, ожидаемых коммерческих расчётов.

Др Дэвид МакМикин, соавтор статьи, постдокторант Марии Склодовской-Кюри в Оксфордском университете сказал:

«Думаю, что-то, в чём отличие других исследований, заключается в том, что мы превзошли ускоренное старение при температурах в 65C и 85C по всему световому спектру. Количество устройств, используемых в исследовании, также значимо, поскольку иные исследовательские проекты перовскита ограничены только одним или двумя прототипами. Большинство исследований показывают только одну кривую без стандартного отклонения или статистического подхода, чтобы определить, превзошла ли эта конструкция в стабильности другую»

Исследователи надеются, что работа привлечёт внимание к промежуточной фазе кристаллизации перовскита как важному фактору достижения большей стабильности и коммерческой жизнеспособности.Эта работа поддержана Стэндфордским центром линейных ускорителей (SLAC) и Национальной лабораторией возобновляемых источников энергии (NREL).