Перовскитные модули с рекордной стабильностью получили независимое подтверждение

В области солнечной энергетики наблюдается многообещающий прогресс в разработке перовскитных солнечных элементов. Новое исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Университета науки и технологий Хуачжун, демонстрирует значительные успехи в повышении стабильности этих перспективных устройств.

В основе разработки лежит адаптация проверенной технологии инкапсуляции, в которой основная часть модуля защищена полиолефинами с низкой температурой плавления, а края герметизированы бутилкаучуком. Этот подход был успешно применен к перовскитным солнечным модулям на основе материала BA₂(FA₀.₈₅Cs₀.₁₅)₈Pb₉I₂₈, модифицированного 4-(аминометил) бензойной кислотой (4-ABA). Молекулы 4-ABA играют роль “двойного якоря”, укрепляя структуру перовскита и повышая его устойчивость к деградации.

Рисунок R1. Схема инкапсуляции перовскитного мини-модуля и фотографии
инкапсулированного устройства с двух сторон (а). Эволюция характеристик
солнечных батарей в ходе damp-heat теста (b) и при облучении светом в режиме МРРТ (c).

Испытания показали впечатляющие результаты. Мини-модули, состоящие из четырех последовательно соединенных ячеек с активной площадью 9.66 см², достигли рекордной для данного типа материалов эффективности преобразования энергии в 16.05%. Важно отметить, что модули продемонстрировали исключительную стабильность в ходе лабораторных испытаний. В частности, они сохранили 100% своей начальной эффективности после 2000 часов испытаний в условиях повышенной влажности и температуры (85°C, 85% влажности), а также после 6000 часов непрерывной работы при температуре 50°C и освещении 600 Вт/м².

Рисунок R2. Фотография установки для испытаний перовскитных солнечных батарей в полевых условиях в Ухане (а), термокарта образца при пиковой инсоляции (b). Вольт-амперные характеристики перовскитного мини-модуля и кремниевого фотодиода до и после проведения полевых испытаний (с). Нормализованная среднесуточная интегральная выходная мощность тестируемого образца (желтым цветом) и соответствующие абсолютные характеристики для тестируемого образца (голубой цвет) и кремниевого фотодиода (серый цвет) (d).

Успех разработки был подтвержден независимой сертификацией. Лаборатория VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH (Германия) подтвердила, что модули выдержали 1000 часов испытаний в условиях повышенной влажности и температуры, а также 1000 часов работы под солнечным симулятором без потери эффективности. Это первый случай официальной сертификации стабильности перовскитных модулей. Кроме того, инкапсулированные модули успешно прошли трехмесячные полевые испытания в Ухане (Китай), продемонстрировав устойчивость к высоким температурам (до 64°C на поверхности модуля), влажности и прямому солнечному свету.

Результат представлен в статье:

F. Ren, X. Liu, R. Chen, Z. Sun, Q. Zhou, X. Cai, Z. Jiang, J. Zhou, J. Wang, S. Liu, G. Zheng, W. Liang, Z. Liu, P. A. Troshin, Y. Qi, W. Chen. Crosslinker stabilized quasi-two-dimensional perovskite for solar modules with certified stability. Joule,2025, (Q1, IF=38.6)

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.11.010

В области солнечной энергетики наблюдается многообещающий прогресс в разработке перовскитных солнечных элементов. Новое исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Университета науки и технологий Хуачжун, демонстрирует значительные успехи в повышении стабильности этих перспективных устройств.

В основе разработки лежит адаптация проверенной технологии инкапсуляции, в которой основная часть модуля защищена полиолефинами с низкой температурой плавления, а края герметизированы бутилкаучуком. Этот подход был успешно применен к перовскитным солнечным модулям на основе материала BA₂(FA₀.₈₅Cs₀.₁₅)₈Pb₉I₂₈, модифицированного 4-(аминометил) бензойной кислотой (4-ABA). Молекулы 4-ABA играют роль “двойного якоря”, укрепляя структуру перовскита и повышая его устойчивость к деградации.

Рисунок R1. Схема инкапсуляции перовскитного мини-модуля и фотографии
инкапсулированного устройства с двух сторон (а). Эволюция характеристик
солнечных батарей в ходе damp-heat теста (b) и при облучении светом в режиме МРРТ (c).

Испытания показали впечатляющие результаты. Мини-модули, состоящие из четырех последовательно соединенных ячеек с активной площадью 9.66 см², достигли рекордной для данного типа материалов эффективности преобразования энергии в 16.05%. Важно отметить, что модули продемонстрировали исключительную стабильность в ходе лабораторных испытаний. В частности, они сохранили 100% своей начальной эффективности после 2000 часов испытаний в условиях повышенной влажности и температуры (85°C, 85% влажности), а также после 6000 часов непрерывной работы при температуре 50°C и освещении 600 Вт/м².

Рисунок R2. Фотография установки для испытаний перовскитных солнечных батарей в полевых условиях в Ухане (а), термокарта образца при пиковой инсоляции (b). Вольт-амперные характеристики перовскитного мини-модуля и кремниевого фотодиода до и после проведения полевых испытаний (с). Нормализованная среднесуточная интегральная выходная мощность тестируемого образца (желтым цветом) и соответствующие абсолютные характеристики для тестируемого образца (голубой цвет) и кремниевого фотодиода (серый цвет) (d).

Успех разработки был подтвержден независимой сертификацией. Лаборатория VDE Prüf- und Zertifizierungsinstitut GmbH (Германия) подтвердила, что модули выдержали 1000 часов испытаний в условиях повышенной влажности и температуры, а также 1000 часов работы под солнечным симулятором без потери эффективности. Это первый случай официальной сертификации стабильности перовскитных модулей. Кроме того, инкапсулированные модули успешно прошли трехмесячные полевые испытания в Ухане (Китай), продемонстрировав устойчивость к высоким температурам (до 64°C на поверхности модуля), влажности и прямому солнечному свету.

Результат представлен в статье:

F. Ren, X. Liu, R. Chen, Z. Sun, Q. Zhou, X. Cai, Z. Jiang, J. Zhou, J. Wang, S. Liu, G. Zheng, W. Liang, Z. Liu, P. A. Troshin, Y. Qi, W. Chen. Crosslinker stabilized quasi-two-dimensional perovskite for solar modules with certified stability. Joule,2025, (Q1, IF=38.6)

https://doi.org/10.1016/j.joule.2024.11.010