Учёные увеличили эффективность перовскитных солнечных элементов до 27,2%
Учёные из Института полупроводников Китайской академии наук сделали значительный прорыв, установив новый рекорд эффективности для солнечных элементов на основе перовскита — теперь они способны преобразовывать 27,2% солнечной энергии в электричество. Этот впечатляющий результат был достигнут благодаря инновационному подходу, который обеспечивает равномерное распределение ионов хлора в структуре материала.
Перовскит — это кристаллическое соединение, напоминающее по своей структуре природный минерал кальций-титанат, которое в последние годы привлекает всё больше внимания как перспективная альтернатива традиционным кремниевым солнечным панелям. Главными преимуществами перовскитовых солнечных элементов являются их относительно низкая себестоимость производства и быстрый рост эффективности преобразования энергии, что делает их особенно привлекательными для массового применения. Однако до недавнего времени развитие этой технологии сдерживалось из-за структурных дефектов, возникающих при формировании плёнки, связанных с агрегацией ионов хлора. Эти дефекты существенно снижали стабильность и эффективность элементов.Новаторский метод, разработанный исследователями, позволяет равномерно распределять ионы хлора, предотвращая их скопление и образование дефектов в материале. Благодаря этому удалось значительно повысить качество перовскитовой плёнки, что напрямую отразилось на улучшении показателей преобразования солнечной энергии. Такой прогресс открывает новые перспективы для широкого внедрения перовскитовых солнечных элементов в энергетическую отрасль, способствуя снижению затрат на производство экологически чистой энергии и ускоряя переход к устойчивым источникам.Таким образом, достижение учёных из Китая не только устанавливает новый стандарт эффективности, но и демонстрирует важность инновационных подходов в решении фундаментальных проблем материаловедения. В будущем дальнейшее совершенствование технологий перовскитовых солнечных элементов может привести к созданию более доступных и эффективных устройств, способных значительно изменить мировой энергетический ландшафт.Современные исследования в области перовскитных материалов продолжают раскрывать важные механизмы, влияющие на качество и эффективность этих перспективных фоточувствительных слоёв. Недавно команда учёных выявила, что при нагревании исходной смеси для формирования перовскитной плёнки ионы хлора начинают активно мигрировать, концентрируясь как на поверхности, так и внутри тонкого слоя. Такая миграция приводит к образованию дефектов, которые существенно снижают максимально достижимую мощность устройства.Для решения этой проблемы исследователи предложили инновационный, но при этом простой метод улучшения состава смеси. В жидкую фазу добавили оксалат металла из щелочной группы — конкретно калия биноксалат. При растворении этого соединения в смеси высвобождаются ионы калия, которые эффективно связывают подвижные ионы хлора, формируя стабильное соединение — калий хлорид. Это химическое взаимодействие предотвращает скопление ионов хлора в отдельных зонах, обеспечивая их равномерное распределение по всей толщине плёнки.В результате внедрения данной доработки удалось значительно повысить однородность перовскитного слоя и уменьшить количество дефектов, что положительно сказывается на эксплуатационных характеристиках и стабильности устройств. Такой подход открывает новые перспективы для улучшения перовскитных солнечных элементов и других оптоэлектронных приборов, где важна высокая эффективность и долговечность. Продолжающиеся исследования в этом направлении обещают ещё более глубокое понимание процессов миграции ионов и способов их контроля, что является ключевым для дальнейшего развития технологии.Современные исследования в области перовскитных солнечных элементов продолжают демонстрировать значительный прогресс, открывая новые возможности для повышения их эффективности и долговечности. В частности, инновационная стратегия гомогенизации распределения хлора стала ключевым фактором в улучшении рабочих характеристик этих устройств. По словам ведущего автора исследования Джинби Ю, такая методика не только способствует увеличению эффективности преобразования солнечной энергии, но и значительно повышает эксплуатационную стабильность перовскитных солнечных элементов, что является критически важным для их практического применения.В ходе экспериментов с использованием данного подхода удалось достичь рекордного показателя конверсии энергии (Power Conversion Efficiency, PCE) в 27,2%, что стало мировым рекордом для перовскитных солнечных элементов. Эти результаты демонстрируют потенциал технологии для конкуренции с традиционными кремниевыми солнечными панелями. Более того, устройства показали высокую устойчивость: после 1 529 часов работы в условиях максимальной мощности при освещённости, эквивалентной солнечному свету («1 Sun»), они сохранили 86,3% своей первоначальной эффективности. При этом при повышенной температуре 85°C и полной солнечной нагрузке в течение 1 000 часов внутренний коэффициент полезного действия оставался на уровне 82,8%, что свидетельствует о высокой термостойкости и надежности элементов.Данные достижения открывают новые перспективы для широкомасштабного внедрения перовскитных солнечных технологий в энергетический сектор. Улучшенная стабильность и высокая эффективность делают эти элементы привлекательными для создания более доступных и долговечных солнечных панелей. В будущем дальнейшее развитие и оптимизация таких методов могут значительно ускорить переход к возобновляемым источникам энергии и способствовать снижению углеродного следа в глобальном масштабе.Современные исследования в области перовскитных материалов продолжают активно развиваться, открывая новые перспективы для создания высокоэффективных и стабильных солнечных элементов. Однако, несмотря на значительный прогресс в технологии, специалисты выявляют, что некоторые участки пленки по-прежнему характеризуются неравномерным распределением хлора, что негативно сказывается на общей эффективности устройства. Кроме того, интерфейс между слоем перовскита и смежными структурами содержит определённые дефекты, которые могут снижать долговечность и стабильность работы материалов. Для дальнейшего улучшения характеристик исследователи намерены сосредоточить усилия на минимизации этих интерфейсных дефектов, что позволит повысить качество пленок и приблизить технологию к коммерческому применению. В конечном итоге, успешное решение этих задач откроет новые возможности для массового производства высокопроизводительных перовскитных солнечных элементов, способных конкурировать с традиционными кремниевыми аналогами.Источник и фото - nia.eco
