Учёные из Университета МИСИС и Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова представили значительное достижение в области солнечных технологий: новые органические полупроводники для перовскитных солнечных модулей, которые демонстрируют увеличение мощности выработки до 90% при низком освещении и повышение коэффициента преобразования энергии до 2,42%. Эти инновационные материалы обещают значительно улучшить эффективность перовскитных солнечных элементов в условиях плотной облачности и даже внутри помещений.
Исследователи сосредоточились на разработке тонкоплёночных структур, используя нанокристаллические перовскитные поглотители, которые размещаются между слоями для переноса заряда. Такой подход позволил значительно увеличить энергетический выход по сравнению с традиционными кремниевыми солнечными элементами, при этом снизив затраты на производство. Максимальный достигнутый коэффициент преобразования в лабораторных условиях составил 26,1% и продолжает расти.
Однако перовскитные материалы, включая галоидные соединения, известны своей чувствительностью к внешней среде, такой как температура, влажность и интенсивность освещения. Это создаёт вызовы для коммерциализации, требуя разработки методов защиты от коррозии и химического разрушения. В этом направлении российские учёные также продвигаются вперёд. В рамках исследования был разработан органический самособирающийся монослойный материал, который обладает химической совместимостью с перовскитными соединениями и предоставляет необходимую защиту.
Создание такого монослоя, формирующего упорядоченную молекулярную структуру на поверхности, представляет собой технологический прорыв. Материалы на основе трифениламина с карбоксильной связующей группой обеспечивают не только стабильность и адгезию, но и улучшают передачу заряда между слоями.
"Наш монослой не только улучшил эффективность переноса заряда, но и значительно повысил устойчивость солнечных элементов к долгосрочному эксплуатационному воздействию. Тесты показали, что модифицированные солнечные панели сохраняют до 98% начальной производительности после 1000 часов работы, что является значительным улучшением по сравнению с необработанными образцами", — подчеркнула Полина Сухорукова, один из ключевых исследователей проекта.
Новая технология имеет потенциал для значительного расширения применения солнечной энергии в условиях ограниченного доступа к солнечному свету, таких как густонаселённые города и здания. Улучшенные перовскитные солнечные модули могут стать важным элементом в системах возобновляемой энергетики, обеспечивая стабильное и эффективное производство электроэнергии в самых разных климатических условиях.
Источник:
