Новые солнечные батареи российского производства лучше всех работают в тени

Новый тип солнечных батарей будет эффективен не только в солнечных регионах, но и в местах с пасмурной погодой, городских условиях и даже внутри зданий. Об этом сообщили представители МИСИС.

Учёные из Университета МИСИС и Института синтетических полимерных материалов им. Н.С. Ениколопова (ИСПМ РАН) разработали органические полупроводники для перовскитных модулей, которые при слабом освещении повышают их мощность до 90% и увеличивают КПД на 2,42%. 

Галоидные перовскитные солнечные панели состоят из тонкопленочных структур с нанокристаллическим перовскитовым поглотителем между слоями переноса заряда. Эти панели могут генерировать больше энергии, чем кремниевые аналоги, и их производство дешевле. Наивысшая эффективность преобразования энергии у них на данный момент составляет 26,1%.

Эксплуатационные характеристики панелей сильно зависят от химической стабильности поверхностей многослойных конструкций. Под воздействием тепла и света возникают летучие соединения йода и другие побочные продукты, вызывающие коррозию и окисление. Накопление дефектов на границах слоев приводит к потерям энергии. Органические самособирающиеся монослои лучше всего предотвращают повреждения перовскитных элементов. Эти материалы отличаются упорядоченной молекулярной структурой. Она образуется при поглощении активных веществ с поверхности.

Чтобы улучшить перовскитные солнечные элементы, учёные синтезировали самособирающийся монослой на основе трифениламина с карбоксильной связующей группой. Это улучшило перенос заряда между перовскитными поглотителями и неорганическими слоями.

После нанесения монослоя повысилась эффективность носителей заряда и уменьшились потери энергии. Тесты при естественном освещении показали, что перовскитные элементы с монослоем сохраняют до 98% своей первоначальной производительности после тысячи часов работы, тогда как необработанные устройства теряют более 20% мощности уже через 400 часов. Ранее учёные МИСИС представили складную солнечную батарею на основе гибридных перовскитов с КПД более 25% в условиях затенения, готовую к промышленному производству.

Исследование поддержал Российский научный фонд (проект № 22–19–00812).