Дослідники Школи інженерії Гонконгського університету науки і технологій (HKUST) виявили недолік, який робить сонячні панелі на основі перовскіту нестабільними. Вирішивши проблему, дослідники проклали шлях до широкомасштабного впровадження високоефективних сонячних панелей.

У середньому комерційно доступні сонячні панелі мають ефективність перетворення електроенергії (ЕПЕ) 15-20%. Іншими словами, з усього сонячного світла, що падає на сонячну панель, вона може перетворити в електрику не більше 20%. Це за ідеальних умов. В хмарну погоду чи взимку показники будуть меншими.

Тому ЕПЕ сонячних елементів потребує покращення, і тут може допомогти перовскіт. Завдяки використанню перовскітів сонячні панелі здатні досягати показника перетворення енергії до 33%. Крім того, сонячні панелі на основі перовскіту дешевші у виробництві та екологічні. Вони також можуть бути виготовлені в різних кольорах для полегшення міських установок.

Попри ці переваги, перовскіт має серйозну проблему. Різкі коливання температури або тривалий вплив вологи та кисню роблять матеріал нестійким, і сонячна батарея перестає працювати. Це є основною перешкодою для впровадження перовскіту у комерційних масштабах.

Дослідники на чолі з Чжоу Юаньюанем, доцентом HKUST, вивчили мікроструктуру перовскіту та виявили, що кристалічні зерна матеріалу мають увігнутості на своїх поверхнях. При використанні в сонячних елементах ці увігнутості впливають на структурну безперервність перовскітової плівки та спричиняють її руйнування за різних умов. Крім того, дослідники виявили, що увігнутість є обмежуючим фактором загальної ефективності перетворення енергії сонячних елементів на основі перовскіту. Таким чином, виправлення недоліку може не лише підвищити надійність панелей, а також може допомогти створити більш ефективні сонячні панелі.

У своєму дослідженні команда встановила, що обробка перовскітного матеріалу молекулою поверхнево-активної речовини, зокрема калієвою сіллю тридекафторгексан-1-сульфонової кислоти, сприяє дифузії іонів під час виготовлення плівок для сонячних панелей.

Сонячні комірки, виготовлені з використанням обробленого перовскітного матеріалу, продемонстрували кращу ефективність і стабільність під впливом вологого та теплого середовища, термоциклування та тестів відстеження максимальної точки потужності.

«Структура та геометрія окремих кристалічних зерен є джерелом продуктивності перовскітних напівпровідників і сонячних елементів», - заявив Чжоу.