Корейські науковці показали, як прибрати літій з перовскітних сонячних елементів і при цьому не втратити у продуктивності. Розробка Korea Institute of Energy Research (KIER) безпосередньо б’є по одному з головних гальм технології на шляху до комерційного ринку — передчасній деградації модулів під час роботи.
Головне:
- Ефективність перетворення — 25,24% проти 25,21% за звичайним процесом.
- Збережено 95% початкової ефективності після 1000 годин роботи.
- Випробування у жорсткому режимі: 85°C і 85% відносної вологості.
- Використано оксид нікелю (NiOx) як каталізатор із подальшою фільтрацією.
Чому літій підриває довговічність перовскітів
За даними techxplore.com, під час експлуатації ці речовини випаровуються, між шарами виникають зазори й дефекти — і ресурс модуля падає. Коли температура та вологість зростають, іони літію починають неконтрольовано переміщатися всередині структури, пришвидшуючи руйнування.
Для технології, яка і так історично програвала кремнію у стійкості, це була серйозна перешкода.
Як команда KIER очищає структуру від літію
Науковці з Photovoltaic Research Department при KIER спільно з групою професора Dong Suk Kim з UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology) запропонували двоступеневий процес. Спершу до розчину, з якого формують шар транспортування дірок, додають оксид нікелю. Він працює каталізатором: приєднує до себе іони літію. Потім суміш фільтрують — і каталізатор виходить із системи разом зі зв’язаним літієм.
У підсумку шар, що відповідає за перенесення заряду, залишається без літієвих домішок. А отже — без джерела тих самих випаровувань і дифузії, які руйнують елементи.
Що показали вимірювання
Елементи без літієвих добавок дали ефективність 25,24%. Для порівняння, зразок, виготовлений за стандартним процесом, показав 25,21%. Тобто очищення не лише не коштувало продуктивності — воно дало невеликий, але стабільний плюс.
Головний результат — у ресурсі. У випробуванні за 85°C і 85% відносної вологості (жорсткий режим прискореного старіння) очищені елементи зберегли 95% початкової ефективності через 1000 годин роботи. Для перовскітних елементів це помітний крок уперед.
Робота вийшла в журналі Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.202521825). Замість того щоб стабілізувати літій, команда запропонувала його повністю усунути — саме це Ahn називає виходом за межі загальноприйнятих підходів — через каталіз і фільтрацію. Автори наголошують, що аналогічних стратегій раніше не пропонували.
Що це змінює для ринку перовскітів
Хімічна нестабільність і короткий ресурс донедавна залишалися головним аргументом проти перовскітних модулів у комерційних проєктах. Якщо підхід KIER вдасться відтворити іншим лабораторіям і згодом масштабувати до виробничих ліній, одна з принципових претензій до технології знімається. Для українських компаній, які стежать за наступним поколінням сонячних елементів — зокрема перовскітами на основі олова і подібними — це сигнал уважніше дивитися на перовскіти як на кандидат для реальної генерації, а не лише як на предмет лабораторних експериментів. Варто стежити за наступними публікаціями команди, передусім за даними з більших за площею зразків і повнорозмірних модулів.
Джерела: techxplore.com
Ілюстрація створена за допомогою ШІ
Матеріал підготовлено редакцією Alternative Energy за допомогою ШІ на основі зазначених джерел; факти й цифри звірено з ними під час автоматичної редакторської перевірки. Як ми готуємо матеріали
