Перовскитные солнечные элементы считаются перспективными, но их срок службы ограничен. Сотрудники Корейского института энергетических исследований (KIER) разработали каталитический процесс, который позволяет обойтись без литиевых солей - веществ, ускоряющих износ. Результаты опубликованы в журнале Advanced Science.

Перовскит - материал с той же кристаллической структурой, что и титанат кальция, хорошо поглощающий свет. Его часто используют в верхнем слое тандемных элементов, где несколько слоёв ставят друг на друга, чтобы полнее использовать энергию солнца. По порядку слоёв перовскитные элементы делят на обычную и инвертированную архитектуру.

В обычной архитектуре в слой, пропускающий электрический заряд (дырочный транспортный слой), добавляют литиевые соли и добавки для лучшей растворимости. Это повышает проводимость, но при высокой температуре и влажности добавки испаряются, между слоями появляются пустоты, а ионы лития бесконтрольно проникают внутрь элемента. В итоге срок службы сокращается. Альтернатив, дающих тот же эффект без лития, до сих пор не было.

Решение KIER: литий используют только для нужных химических реакций, а затем удаляют. Ключевой компонент - порошок оксида никеля. Он сильно притягивает ионы лития и отделяет их от солей без дополнительных добавок. После реакций порошок с литием отфильтровывают, и в растворе не остаётся ни лития, ни катализатора. Из него делают слой без дефектов.

Испытания показали: при 85 градусах Цельсия и относительной влажности 85 процентов элементы сохранили 95 процентов начальной эффективности после 1000 часов. Коэффициент преобразования энергии (КПД - доля света, превращённая в электричество) составил 25,24 процента против 25,21 процента у традиционного процесса с добавками. То есть эффективность не только не упала, но оказалась даже чуть выше.

Руководитель проекта Седжин Ан отметил, что технология может стать важной вехой в решении проблем срока службы тандемных перовскитных элементов и открыть путь к их коммерциализации. Работа выполнена совместно с группой профессора Дон Сук Кима из UNIST.

Отметим: речь идёт о лабораторных образцах, а не о готовых панелях для продажи. Пока это лишь шаг к более долговечным солнечным элементам.

Источник: Tech Xplore