Материаловеды создали трехслойный перовскитный солнечный элемент с рекордным напряжением
Международная группа исследователей из Корейского и Сеульского национальных университетов, а также университета Толедо (США) разработала трехслойный перовскитный солнечный элемент, который демонстрирует рекордное напряжение. Устройство сочетает двумерные и трехмерные перовскиты, что позволило добиться эффективности преобразования энергии более 26% и сохранить работоспособность свыше 24 тыс. часов в лабораторных условиях.
Ученые предложили концепцию, в которой слои, переносящие заряд, размещаются с обеих сторон поглотителя, что помогает пассивировать поверхности и границы раздела. Для решения архитектурных сложностей они обратились к двумерным галогенидным перовскитам с большим энергетическим зазором, которые эффективно поглощают высокоэнергетический свет (синий и ультрафиолетовый), но пропускают низкоэнергетический (красный и инфракрасный).
В ходе экспериментов исследователи обнаружили неожиданный эффект: простое соприкосновение 2D- и 3D-материалов меняет оптические свойства трехмерного слоя, включая его фотолюминесценцию, причем без нагрева или давления. Эти изменения обратимы и сильно зависят от органического катиона. Интегрировав разработанные пленки FAPbI в обычные солнечные элементы, ученые достигли рекордных показателей.
Перовскитные элементы привлекают внимание как альтернатива кремниевым солнечным батареям, приближающимся к пределу эффективности. Однако ключевой проблемой остается стабильность: до сих пор было сложно обеспечить долгосрочную работу таких элементов. Новое достижение демонстрирует потенциал многослойных структур для повышения как эффективности, так и срока службы.
