Команда з Королівського технологічного інституту в Стокгольмі розробила новий синтетичний сплав, який підвищує довговічність перовскитових елементів, зберігаючи при цьому ефективність перетворення енергії.
Перовскіти є хорошою альтернативою кремнію для використання в сонячних батареях - вони дешеві і високоефективні, але легко розчиняються у воді. Шведські вчені запропонували вирішення цієї проблеми.
Перовскіти мають специфічну кристалічну структуру, і в сонячних батареях вони продемонстрували свій потенціал - ефективність перетворення енергії в таких батареях досягає 25 відсотків. Одним з приємних аспектів є і те, що виробництво перовскитових батарей досить дешеве. Однак ці тонкоплівкові елементи дуже чутливі до впливу зовнішнього середовища, що прискорює їх деградацію і обмежує їх життєздатність на ринку сонячних батарей, де практично всі панелі засновані на досить стабільному кремнії.
Вчені інкапсулювали світлопоглинаючий шар перовскіту з двомірним шаром перовскитової плівки, яка забезпечує водовідштовхувальні властивості завдяки додаванню довгозчіпкових алкіламонієвих іонів. Дослідники довели, що легований перовскіт може зберігатися протягом декількох хвилин в умовах повного занурення у воду, що в 100 разів довше, ніж перовскіт без легування. Більш того, сонячні батареї, створені з цього матеріалу, зберігають свою ефективність протягом більш ніж 100 днів після їх виготовлення.
Ефективність перетворення енергії комірок впала на 20 відсотків через півроку використання при відносній вологості навколишнього повітря від 25 до 80 відсотків, при цьому комірки можна було майже безболісно занурювати у воду повністю на кілька хвилин, перш ніж починалася деградація, що безсумнівно позитивно позначиться на роботі подібних батарей у дощову погоду.
Більш того, покриття тривимірних перовскітів ерними також зменшує втрати енергії, що призводить до збільшення фотонапруги. 2D-перовскіти на основі довгозцепочкових алкіламонієвих катіонів можуть поліпшити екологічну стабільність 3D-перовскітів без істотної втрати характеристик і можуть призвести до створення комерційно успішних перовскитних сонячних елементів.
Результати опубліковані в журналі Nature Communications Materials.