Ученые нашли способ сделать перовскитные солнечные панели стабильнее. Если укреплять границы между кристаллами материала, мигрирующие ионы не будут проникать в новые слои перовскита и менять его структуру. Это открытие поможет создать более эффективные солнечные батареи и изменить существующие технологии получения и хранения энергии. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
На сегодняшний день для солнечных батарей обычно используют кремниевые элементы. Но солнечные панели из перовскитов лучше поглощают свет. Они являются перспективной альтернативой существующей сегодня технологии, потому что могут обеспечить сопоставимое количество энергии при толщине материала в 180 раз меньше. Более того, производство таких материалов значительно проще и дешевле, чем кремниевых.
Однако у перовскитных солнечных элементов (ПСЭ) есть значительное ограничение — недостаточная стабильность. Когда они находятся под напряжением, ионы начинают мигрировать сквозь материал. Это изменяет химическую структуру перовскитов, что делает их неэффективными и нестабильными. Чтобы создать практичные ПСЭ, ученым необходимо решить этот вопрос.
Ученые из США провели ряд экспериментов с перовскитами и обнаружили, что направление ионов по определенным путям может улучшить эксплуатационные характеристики ПСЭ. Специалисты не нашли способ предотвратить перемещение ионов, но поняли, как направить их в безопасный канал, чтобы не ухудшать структурную целостность материала.
Перовскиты образуются в виде серии кристаллов, которые находятся на одном уровне друг с другом. Эти кристаллы отвечают за поглощение света и генерацию зарядов, ответственных за электрический ток. Они имеют одинаковую кристаллическую структуру, но могут быть ориентированы в разных направлениях. Область, где кристаллы соприкасаются, называется их границей. Она и оказалась безопасным каналом для передвижения ионов.
«Соединяя это с тем, что уже известно о перовскитных материалах, становится ясно, что проблемы начинаются, когда границы кристаллов слабые, что облегчает проникновение ионов в сами кристаллы. Создание более прочных границ, которые защитят кристаллы, важно для блокирования проникновения в них мигрирующих ионов и других вредных веществ, таких как кислород. Это смягчит проблемные химические и структурные изменения в материале», — объяснил Масуд Гасеми из Университета Северной Каролины.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
