Исследователи создали трёхмерный перовскитный солнечный элемент с эффективностью более 26% и рабочим ресурсом более 24 тысяч часов. Учёные применили галогенидные перовскиты, которые раньше было трудно изготавливать. По мере того, как кремниевые батареи достигают своего предела, всё большее внимание привлекают перовскиты — они обещают высокую эффективность и низкую стоимость, хотя вопросы долговечности долго сдерживали коммерциализацию. Чтобы преодолеть трудности, учёные обратились к двумерным (2D) перовскитам с широкой запрещённой зоной: они поглощают синий и ультрафиолетовый свет, но не реагируют на красный и инфракрасный.
Ранее команда разработала метод формирования 2D/3D-гетероперехода без химических реагентов, с помощью тепла и давления. Исследователи обнаружили неожиданное: простое приведение 2D и 3D материалов в контакт изменяет оптические свойства 3D-слоя — даже без нагрева. Контактное взаимодействие влияет на фазовые переходы в 3D-перовските и возникает за счёт взаимодействия катионов 2D и 3D слоёв. Добавив термическую обработку к уже контактирующим плёнкам, команда добилась на перовскитах FAPbI₃ параметров решётки, близких к теоретическим значениям. Даже порошки сохраняли более стабильную фазу, чем полученные обычными методами.
Отмечается, что потери эффективности и фазовые переходы начинаются с дефектов, поэтому достижение почти идеальной кристаллической структуры — одна из самых критических задач. Интегрировав плёнки в стандартные солнечные элементы, исследователи достигли эффективности 26,25 процента. Процесс контакта 2D/3D-плёнок хорошо масштабируется и позволяет производить крупные плёнки с меньшим количеством дефектов. Сейчас учёные работают над применением этого подхода ко всем перовскитным тандемным элементам.
Как солнечная энергия помогла школе выжить?
