Ученые изучили дефекты, из-за которых дешевые солнечные панели быстро становятся неэффективными, и предложили методику продления срока службы солнечных батарей

Российские ученые нашли способ продлить работу солнечных батарей

Сегодня активно используются солнечные батареи двух видов: кремниевые и на основе органо-неорганических перовскитов. Вторые заметно дешевле, но и служат всего год, в то время как первые – до 25 лет.

Сотрудники Уральского федерального университета и Института проблем химической физики РАН попытались понять, отчего перовскитные солнечные батареи на основе йодидов свинца и метиламмония (MAPbI3) и сходных более сложных составов так недолговечны. Это важно, поскольку они лучше кремниевых подходят для российского климата, получают электроэнергию от рассеянного облаками света и могут обеспечить удельную мощность до 24 ватт на грамм веса, а кремниевые – менее 2 ватт на грамм.

Применив сканирующую микроскопию, ученые следили за изменениями в структуре и составе перовскитных пленок под воздействием различных факторов — солнечного света, тепла и других. Было обнаружено, что активный слой перовскитного солнечного элемента имеет зернистую структуру и под действием света на границах зерен начинает деградировать. Причем процесс запускается всего через 1100 часов использования элемента.

Решение – в своевременном залечивании дефектов на границах зерен на этапе формирования пленки. Так, соединение на основе азота, хлора и 4,6,10-тригидрокси-1,4,6,10-тетраазаадамантана продлевает срок службы солнечного элемента.

Если удастся найти и запустить в производство способ продления срока службы дешевых, легких и эффективных перовскитных фотопрообразователей, их можно будет применять и в космосе.

Работу поддержали Министерство науки и высшего образования Российской Федерации (проект FEUZ 2020–0060 и AAAA-A19-119071190044-3) и РФФИ (проекты 21-52-52002, 20-42-660003).