Учёные Университетского колледжа Лондона (UCL) обнаружили, что добавление соли гуанидина тиоцианата улучшает характеристики перовскитных солнечных элементов. Эта добавка замедляет и контролирует процесс формирования кристаллов при производстве, создавая более гладкие и равномерные слои. В результате уменьшается количество микродефектов, которые снижают эффективность и сокращают срок службы батарей.
«Наш метод даёт простой и эффективный способ улучшить качество перовскита в процессе изготовления, что позволяет получать более производительные и устойчивые элементы — ключевые требования для коммерческого применения», — говорит один из авторов исследования, доктор Том Макдональд (кафедра электронной и электротехники UCL).
Зачем это нужно
В ходе экспериментов исследователи достигли эффективности преобразования энергии на уровне 22,3%. Для сравнения, лучшие кремниевые элементы в лаборатории показывают около 27%, а коммерческие панели на крышах зданий в среднем — 22%. При этом многоуровневые «тандемные» устройства на основе перовскита уже превысили показатель в 30% в лабораторных условиях.
Учёные считают, что использование соли для нижнего слоя в тандемных батареях способно ещё больше увеличить этот рекорд.
«Мы получили важные знания о процессе кристаллизации. Контролируя его, удалось создать плёнки значительно более высокого качества, что напрямую отразилось на эффективности и сроке службы устройств», — поясняет ведущий автор работы Юэяо Донг (UCL).
Перспективы развития
Методика открывает возможности для точной настройки структуры перовскита в высокоэффективных тандемных солнечных элементах. Это может стать важным шагом к повышению КПД будущих солнечных батарей.
Кроме того, добавление катионов гуанидиния улучшает оптоэлектронные свойства различных перовскитных композиций. В сочетании с другими катионами в солнечных элементах они не только повышают эффективность преобразования энергии, но и укрепляют стабильность работы.
Исследование также показало, что замена части катионов в «обратной» p-i-n структуре солнечных элементов приводит к росту производительности. Основной вклад внесли улучшенные показатели тока короткого замыкания и коэффициента заполнения.
