Австралійські хіміки з'ясували, що захисне покриття може не тільки захистити перовскитний сонячний елемент від вологи, але і підвищити його термічну стабільність. Таке покриття допомогло найменш стабільним перовскитним сонячним батареям вперше пройти міжнародну сертифікацію IEC61215:2016, в тому числі вони витримали нагрів до 85 градусів Цельсія протягом 1800 годин, а також кілька циклів охолодження до -40 градусів Цельсія. Результати дослідження опубліковані в журналі. Ефективність перовскитних сонячних елементів зросла з 3,8 до 25,2 відсотків всього за десять років. Такі сонячні батареї прості в отриманні, дешеві і можуть застосовуватися для перетворення сонячного світла в електроенергії як самостійно, так і в якості верхньої напівпрозорої частини тандемних сонячних елементів. Головною проблемою перовскитних матеріалів залишається недостатня стабільність. Під дією сонячного світла, нагрівання, а також кисню та атмосферної вологи, перовскитні сонячні елементи деградують - в них погіршується екстракція заряду з активного шару на електроди, починається міграція іонів між шарами, а на більш пізніх етапах відбувається руйнування кристалічної решітки перовскіту. Зараз вчені активно шукають способи поліпшення стабільності таких сонячних елементів, наприклад розробляють для них різні інкапсулюючі покриття для захисту від кисню і вологи. Аніта Хо-Бейлі (Anita W. Y. Ho-Baillie) з Університету Нового Південного Уельсу та її колеги раніше вже запропонували простий і ефективний спосіб інкапсуляції перовскитних сонячних елементів за допомогою скла і швидкозаймистих полімерів. У новій роботі вони вдосконалили цей метод і застосували його для інкапсуляції найбільш нестабільних перовскітів - що містять метиламмонієву групу (MA). Перовскитні елементи з метиламонієм демонструють кращу ефективність, але гіршу стабільність, особливо чутливі такі матеріали до нагрівання. Автори роботи вивчили стабільність двох перовскитних матеріалів - Cs0.05FA0.8MA0.15Pb (I0.85Br0.15) 3 і FA0.85MA0.15Pb (I0.85Br0.15) 3, які містять по 15 мольних відсотків метиламонієвого катіону. Для інкапсуляції використовувалося звичайне тонке скло яке «приклеювали» до сонячного елемента за допомогою швидкозастигаючих полімерних матеріалів - але основі поліізобутилену (PIB) або поліолефінів (PO). Автори протестували два способи нанесення полімерів - в одному випадку їх наносили тільки на краї сонячного елемента, а в другому випадку на всю його поверхню. Найнадійнішою виявилася повна інкапсуляція з поліізобутиленом. Всі зразки з такою інкапсуляцією показали рівень стабільності, відповідний міжнародній сертифікації сонячних елементів IEC61215:2016, тобто витримали 1000 годин нагріву до 85 градусів Цельсія, а також за 10 циклів охолодження до - 40 градусів Цельсія з подальшим нагрівом до 85 градусів Цельсія. Обидва експерименти проводяться при відносній вологості 85 відсотків, і сертифікат отримують ті елементи, які в кінці випробування зберігають ефективність не менше 95 відсотків від початкової.
Сонячний елемент на основі Cs0.05FA0.8MA0.15Pb (I0.85Br0.15) 3 в обох експериментах показав навіть кращу стабільність, ніж потрібно - витримав 1800 годин нагріву і 75 циклів охолодження/нагріву. Зразки з повною інкапсуляцією поліолефінами успішно пройшли частину тесту з циклюванням, але не витримали випробування тривалим термічним стресом (кращий зразок протримався 564 години). А ось зразки з крайовою інкапсуляцією показали недостатню стабільність в обох випадках. Зазначимо, що перовскитні сонячні елементи, що містять метиламмоній, успішно пройшли сертифікацію IEC61215:2016 вперше в історії. Цікаво, що інкапсуляція, очевидно, підвищила не тільки стабільність сонячних елементів в умовах вологості, але і термічну стабільність. Автори запропонували цьому наступне пояснення: при розкладанні перовскитного матеріалу виходить багато газоподібних продуктів: аміак (NH3), іодоводень (HI), бромоводень (HBr), метилбромід (CH3Br), метиліодид (CH3I), метиламін (CH3NH2) і ціановодень (HCN). При цьому процес розкладання перовситу звернемо, і, якщо всі газоподібні продукти надійно запечатані всередині, через якийсь час в системі встановлюється рівновага. Якщо інкапсуляція негерметична і газоподібні продукти залишають систему, то, згідно з принципом Ле Шательє - Брауна, рівновага постійно зміщується в бік розкладання перовскитного матеріалу. Це припущення було підтверджено даними газової хроматографії та мас-спектрометрії. При нагріванні контрольних неінкапсульованих зразків було зафіксовано виділення аміаку, метиламінаї інших газоподібних продуктів, а при нагріванні інкапсульованих зразків - ні.
Таким чином, результати австралійських хіміків показують, що інкапсуляція може не тільки захистити перовскитний сонячний елемент від вологи і кисню, але і підвищити його термічну стабільність. Запропонований спосіб інкапсуляції дешів, нескладний і може застосовуватися як для лабораторних зразків так і для перовскитних сонячних елементів, отриманих промисловим способом. Вчені тестують й інші способи стабілізації перовскитних сонячних елементів. Наприклад, німецькі хіміки показали, що додатковий шар оксиду вольфраму може знизити втрати струму на кордоні між шарами і уповільнити хімічну деградацію матеріалу.