Команда исследователей из Университета Райса предложила эффективный метод борьбы с главным недостатком галогенидных перовскитов — их низкой долговечностью. Этот материал считается перспективной и бюджетной альтернативой кремнию в солнечной энергетике, однако до сих пор перовскитные панели быстро теряли эффективность из-за нестабильности кристаллической решетки при длительном воздействии солнечного света и высоких температур.
Для стабилизации структуры ученые модифицировали исходный раствор, используемый для формирования перовскитной пленки. В состав добавили хлорид формамидиния и двумерный перовскит. Эти добавки выступают в роли направляющих агентов: они упорядочивают рост кристаллов и создают внутри материала внутреннее сжимающее напряжение. Это позволяет надежно зафиксировать так называемую «черную фазу», которая обладает наилучшими показателями поглощения солнечного света.
Новая методика существенно замедляет деградацию материала. В обычных условиях перовскиты склонны быстро переходить в «желтую фазу», которая крайне неэффективна для выработки энергии. Исследователям удалось перевести процесс разрушения в энергетически менее выгодный и затяжной сценарий, что значительно продлевает срок полезной эксплуатации устройств.
Лабораторные тесты подтвердили высокую эффективность решения: после 1200 часов ускоренного старения при экстремальной температуре 90 °C тестовые пленки сохранили около 98% своей первоначальной производительности. Структурный анализ показал, что добавки способствуют росту более крупных и правильно ориентированных кристаллов, минимизируя количество дефектов, которые обычно служат очагами разрушения.
Разработчики уверены, что данное открытие станет важным шагом к коммерциализации тандемных солнечных элементов. Сочетание перовскита с традиционным кремнием позволяет создавать системы, чей коэффициент полезного действия уже сейчас превышает 30%, а предложенная технология стабилизации поможет сделать такие решения по-настоящему долговечными.
