Перовскитные солнечные батареи, помещённые в прозрачный полимер, впервые достигли уровня международных стандартов стабильности. Это стало прорывом в добыче дешёвой солнечной энергии.
На рынке солнечных батарей преобладают кремниевые элементы, однако у них есть лимит по производительности. Мы лишь слегка раскрыли потенциал перовскитных элементов, в том числе в сочетании с кремниевыми. Но они также не очень выносливы и многие быстро разлагаются под действием влаги и тепла. Было обнаружено, что они выпускают газ даже в вакууме, обычно более безопасном из-за отсутствия реактивных газов.
Кроме потери эффективности при увеличении размера, большим препятствием для массового производства перовскитных батарей является нестабильность. В случае решения данной проблемы мы могли бы получить компактный, дешёвый в производстве и самый «чистый» источник электроэнергии из существующих сейчас.
Профессор Анита Хо-Бейли из Университета Сиднея заметила, что выделение газа в вакууме является маркером дестабилизации перовскитных батарей. Она анализировала газы масс-спектрометром и поместила ячейку батареи в блок из полимерного стекла. Идея с изоляцией перовскитных батарей не нова и уже имела определённый успех, однако герметично запечатав батарею, Хо-Бейли предотвратила выделение газов и последующее саморазрушение батареи.
В публикации в журнале «Science» Хо-Бейли объявила о соответствии таких батарей стандартам Международной электротехнической комиссии (IEC61215:2016). Были проведены тесты в условиях экстремальных перепадов температур и влажности до 85%. «Мы показали, что можем значительно увеличить их термоустойчивость», — утверждает Хо-Бейли.
Хоть другие команды и достигли успехов в повышении устойчивости перовскитных батарей, данный эксперимент, изначально предназначавшийся для кремниевых элементов, вышел за предполагаемые границы. Свойства перовскита зависят от взаимодействующих с ним металлов, поэтому многие исследователи ищут оптимальные комбинации для поддержания баланса между высокой продуктивностью и стабильностью. Подход Хо-Бейли может решить и эту проблему, позволяя направить все силы на увеличение ёмкости батареи.
Другим преимуществом перовскитных батарей является и то, что они могут изгибаться в соответствии с поверхностью, на которой находятся. Этого нельзя сказать о кремниевых элементах. Покрытие может свести на нет данное преимущество, однако Хо-Бейли в своём интервью IFLScience заявила: «Сверхтонкие очки уже существуют. Сейчас вопрос лишь в том, чтобы найти что-то такое же тонкое и гибкое, чтобы “завернуть” в него батарею.»
Хо-Бейли признала, что хоть она и доказала устойчивость батарей к воздействую тепла и ультрафиолета, ещё предстоит доказать их устойчивость при воздействии обоих факторов.
Кроме того, содержание свинца в искусственно созданных перовскитах вызывает опасения по поводу возможной утечки и дальнейшей утилизации батарей. Хо-Бейли утверждает, что содержание свинца незначительно, и используется он преимущественно для замены. Как бы то ни было, она уверена, что «консервация» может решить и эту проблему.
Редакторы: Анна Теплова и Елена Королёва.