Перовскитные солнечные элементы способны составить реальную конкуренцию кремнию — если решить проблему долговечности. Корейские учёные из Korea Institute of Energy Research (KIER) сделали шаг именно в этом направлении: показали, как полностью убрать литий из структуры и при этом не потерять в производительности. Разработка бьёт по одному из главных барьеров технологии на пути к коммерческому рынку — преждевременной деградации модулей в ходе эксплуатации.
Главное:
- Эффективность преобразования — 25,24% против 25,21% по стандартному процессу.
- Сохранено 95% начальной эффективности после 1000 часов работы.
- Испытания в жёстком режиме: 85°C и 85% относительной влажности.
- Использован оксид никеля (NiOx) в качестве катализатора с последующей фильтрацией.
Почему литий подрывает долговечность перовскитов
По данным techxplore.com, в процессе эксплуатации эти вещества испаряются, между слоями возникают зазоры и дефекты — и ресурс модуля падает. При повышении температуры и влажности ионы лития начинают неконтролируемо мигрировать внутри структуры, ускоряя её разрушение.
Для технологии, которая и без того исторически уступала кремнию по стабильности, это было принципиальным препятствием.
Как команда KIER очищает структуру от лития
Учёные из Photovoltaic Research Department при KIER совместно с группой профессора Dong Suk Kim из UNIST (Ulsan National Institute of Science and Technology) предложили двухступенчатый процесс. На первом этапе в раствор, из которого формируют дырочно-транспортный слой, добавляют оксид никеля. Он выступает катализатором: связывает ионы лития. Затем смесь фильтруют — и катализатор покидает систему вместе с удержанным литием.
В итоге слой, отвечающий за перенос заряда, остаётся без литиевых примесей. А значит — без источника тех самых испарений и диффузии, которые разрушают элементы.
Что показали измерения
Элементы без литиевых добавок продемонстрировали эффективность 25,24%. Для сравнения: образец, изготовленный по стандартному процессу, показал 25,21%. То есть очистка не только не стоила производительности — она дала небольшой, но стабильный прирост.
Главный результат — в ресурсе. В испытании при 85°C и 85% относительной влажности (жёсткий режим ускоренного старения) очищенные элементы сохранили 95% начальной эффективности через 1000 часов работы. Для перовскитных элементов это заметный прогресс.
Работа опубликована в журнале Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.202521825). Вместо того чтобы стабилизировать литий, команда предложила полностью его устранить — именно это Ahn называет выходом за рамки общепринятых подходов — через катализ и фильтрацию. Авторы подчёркивают, что аналогичных стратегий ранее не предлагалось.
Что это меняет для рынка перовскитов
Химическая нестабильность и короткий ресурс до недавнего времени оставались главным аргументом против перовскитных модулей в коммерческих проектах. Если подход KIER удастся воспроизвести в других лабораториях и масштабировать до производственных линий, одно из принципиальных возражений против технологии снимается. Для компаний, следящих за следующим поколением солнечных элементов — в частности перовскитами на основе олова и подобными — это сигнал внимательнее смотреть на перовскиты как на кандидата для реальной генерации, а не только как на предмет лабораторных экспериментов. Стоит отслеживать последующие публикации команды — прежде всего данные по образцам большей площади и полноразмерным модулям.
Источники: techxplore.com
Иллюстрация создана с помощью ИИ
Материал подготовлен редакцией Alternative Energy с помощью ИИ на основе указанных источников; факты и цифры сверены с ними в ходе автоматической редакторской проверки. Как мы готовим материалы