Дослідники розробили метод підвищення тривалості служби та ефективності роботи перовськітових сонячних елементів, досягнувши рекордних показників після суворих довготривалих випробувань. Завдяки чудовому коефіцієнту корисної дії (ККД) у 20.1% після понад 1500 годин використання, високоефективні елементи, створені під час дослідження, можуть відкрити шлях до більш широкого використання цього багатообіцяючого рішення у сфері відновлюваної енергії.
Перовськітові сонячні елементи здобули величезну популярність за останнє десятиліття завдяки своїй вищій продуктивності порівняно з більш поширеними кремнієвими альтернативами. Проте наразі ця технологія не вважається комерційно життєздатною через її нестабільність та обмежений термін служби.
Прагнучи подолати цю перешкоду, автори дослідження розробили спосіб хімічної обробки поверхні перовськітових елементів, щоб усунути дефекти та підвищити як довговічність, так і ефективність – процес, відомий як пасивація. Коментуючи мотивацію команди у заяві, автор дослідження Єн-Хунг Лін пояснив, що “пасивація у багатьох формах була дуже важливою для підвищення ефективності перовськітових сонячних елементів протягом останнього десятиліття.”
“Проте, методи пасивації, які призводять до найвищої ефективності, часто не значно покращують довготривалу робочу стабільність.”
Проте дослідники виявили, що обробка поверхні перовськітових елементів певними комбінаціями хімічних речовин, званими аміно-силанами, значно покращує їх продуктивність і довговічність. Загалом, вони змогли підвищити квантовий вихід фотолюмінесценції елементів – що стосується здатності матеріалу перетворювати поглинуте світло в випромінену енергію – на неймовірні 60 разів.
Крім того, робоча стабільність залишалася високою після понад 1500 годин стандартних випробувань під повноспектральним сонячним світлом, при цьому ККД залишався на рівні 95% від початкового значення наприкінці цього розширеного випробування. В абсолютних значеннях, найефективніші елементи досягли ККД у 20.1% протягом цих випробувань – найкращі показники, коли-небудь зареєстровані для перовськітових елементів.
Простіше кажучи, це означає, що елементи могли перетворювати надзвичайно високий відсоток сонячного світла, яке вони отримували, в електрику, захоплюючи і обробляючи хвилі з широкого спектру електромагнітного випромінювання. “Цей дизайн максимізує використання сонячного спектру, поглинаючи різні частини сонячного світла в кожному шарі, що призводить до вищої загальної ефективності,” сказав Лін.
Ці виняткові результати були досягнуті за допомогою двох різних елементів розміром 0.25 і один квадратний сантиметр (0.04 і 0.16 квадратних дюймів). За словами дослідників, цей прорив тепер може сприяти масштабному виробництву стабільних, довговічних та ефективних перовськітових сонячних елементів.