Вероятно, в ближайшее время перовскит станет главным компонентом солнечных батарей. Но прежде нужно решить проблему с его малой долговечностью. Ученые из Принстонского университета утверждают, что нашли решение. Они представили новый перовскитный солнечный элемент. Тесты показывают, что он сможет проработать до 30 лет.
Проблема перовскита
Уже несколько десятилетий основным компонентом для создания солнечных батарей является кремний, но ученые давно ищут, чем можно его заменить. Самый многообещающий вариант - перовскит. Перовскиты почти так же эффективны, как кремний, но при этом дешевле в изготовлении, легче и гибче.
Увы, перовскиты не очень стабильны и склонны разрушаться от воздействия стихии. Ученые пытаются решить эту проблему, добавляя к материалу различные примеси, призванные сделать его более прочным.
Новая конструкция
В новом исследовании команда Принстона попыталась добавить ультратонкий слой дисульфида углерода, свинца, йода и хлора между светопоглощающим перовскитным слоем и нижним слоем элемента, несущим электрический заряд. Эта смесь была призвана защитить солнечный элемент от выгорания в течение нескольких недель. Но результат превзошел все ожидания.
Тесты показывают, что полученная конструкция оказалась удивительно прочной и живучей. По оценкам команды, новые перовскитные солнечные элементы, изготовленные с этим слоем, смогут проработать 30 лет на открытом воздухе. Для сравнения, современные кремниевые солнечные батареи создаются с расчетом на 20 лет службы.
Проверка прочности
Ученые проверили продолжительность жизни новых солнечных элементов, используя технику ускоренного старения, разработанную специально для проверки живучести солнечных батарей.
Партии солнечных элементов помещаются в экспериментальные камеры, где они подвергаются воздействию яркого света и различных температур, от 35 градусов Цельсия жаркого летнего дня до крайнего нагрева до 110 градусов Цельсия. Наблюдая за разрушением элементов в таких экстремальных условиях, можно рассчитать, как долго будет жить солнечная батарея в естественной среде.
Исследование интересно сразу по двум причинам. Во-первых, ученым впервые удалось создать по-настоящему живучую перовскитную солнечную батарею. Во-вторых, вышеописанный метод ускоренного старения будет полезен при дальнейших экспериментах со всеми видами солнечных элементов, включая те, что человечеству еще предстоит изобрести.
Исследование опубликовано в журнале Science.
