Перовскитная батарея HZB показала КПД 27,3% и выдержала 770 часов работы
Автор: Марта Баринова 27,3% КПД и больше 90% сохранённой мощности после 770 часов непрерывной работы — такой результат получила новая трёхслойная перовскитная солнечная батарея, которую собрали исследователи из Центра имени Гельмгольца в Берлине. Для перовскитов это редкое сочетание. Эффективность у них и раньше была приличная, а вот с долговечностью всё обычно упиралось в неприятные сюрпризы.
Это тройной солнечный элемент. В таких ячейках используют не один светопоглощающий материал, как в обычных кремниевых панелях, а три перовскитных слоя с разной шириной запрещённой зоны. Каждый слой берёт свою часть спектра. Отсюда и выигрыш: с того же света можно выжать больше энергии.
Для ориентира — серийные кремниевые модули обычно держатся в районе 20-24%, а лабораторные кремниевые ячейки уже давно кружат возле 26-27%.
Но у перовскитов есть и обратная сторона. Влага, кислород, нагрев, долгое освещение — всё это ускоряет деградацию материала. Поэтому красивые цифры в отчёте ещё не означают, что технология готова к рынку.
Слабым местом здесь считался полимерный промежуточный слой для переноса заряда: он мешал прохождению света и сам постепенно разрушался.
Команда HZB заменила этот участок на связку из сверхтонкого самоорганизующегося молекулярного слоя, или SAM, и нанометрового слоя оксида графена. Первый помогает аккуратно состыковать слои, второй уменьшает электрические потери и одновременно служит барьером. И вот тут конструкция стала заметно устойчивее: исследователи лучше защитили один из самых уязвимых участков — перовскитный слой на основе олова и свинца, который особенно быстро портится при контакте с окружающей средой.
По словам руководителя работы Стива Альбрехта, после дальнейшей настройки отдельных слоёв КПД таких элементов может перевалить за 30%. Это уже территория, где перовскиты начинают очень серьёзно давить на кремний по эффективности. Кстати, на такие схемы давно смотрят и в индустрии: британская Oxford PV делает ставку на перовскит-кремниевые тандемы, а самые громкие лабораторные рекорды в солнечной энергетике всё чаще приходят именно из многослойных и гибридных архитектур. Теперь главный вопрос уже не в том, сколько можно выжать из КПД, а в том, сколько такой элемент проживёт в реальной работе.
