Создан первый перовскитовый фотоэлемент со сроком службы 30 лет

Исследователи из Принстонского университета совершили прорыв в возобновляемой энергетике, разработав первый перовскитовый фотоэлемент с экономически оправданным сроком службы. Он впервые может конкурировать с производительностью кремниевых элементов, господствующих на рынке с середины прошлого века. По оценкам разработчиков, устройство может работать с повышенной производительностью в течение 30 лет, что на десять лет больше, чем у стандартных солнечных элементов, которые используются в индустрии сейчас.

Перовскиты — полупроводники с особой кристаллической структурой, которая хорошо подходит для преобразования энергии фотонов в электричество. Их можно изготавливать при комнатной температуре и с меньшими затратами, чем кремниевые. Кроме того, в отличие от них, перовскитовые фотоэлементы могут быть гибкими и полупрозрачными, что расширяет область их применения.

Также в отличие от кремния, перовскитные элементы слишком хрупкие. Первые образцы, созданные в 2009-2012 годах, ломались через несколько минут работы. В 2017-м установили рекорд — фотоэлемент из перовскита проработал целый год под постоянным освещением в лабораторных условиях. Новое устройство уже в пять раз превосходит его по сроку службы в тех же условиях.

Чтобы прийти к такому результату, исследователи разработали и поместили защитный слой между двумя критически важными компонентами элемента: абсорбирующим перовскитовым слоем и слоем из солей меди и прочих веществ, переносящим заряд. Толщина этого двухмерного слоя минимальна — всего один атом. Ученые многократно модифицировали эту конструкцию, меняя геометрию и число слоев, а также тестируя различные конфигурации материалов. И, наконец, добились пиковых показателей.