office@icp.ac.ru
+7 496 522-51-64
Эффективность перовскитных солнечных батарей, благодаря интенсивным исследованиям последнего десятилетия, превысила 27%. В совокупности с этим низкая себестоимость изготовления и высокая эффективность выработки энергии на грамм веса обеспечивают их конкурентные преимущества по сравнению с любыми другими существующими на сегодняшний день фотоэлектрическими преобразователями. Однако, главным препятствием для их внедрения остаётся низкая операционная стабильность – время работы для лучших образцов составляет несколько тысяч часов, в то время как для внедрения требуются устройства со сроком работы 15-20 лет.
Важной причиной низкой стабильности являются процессы миграции ионов в фотоактивном слое комплексного галогенида свинца. В новом исследовании международная группа учёных выполнила сравнительное экспериментальное и теоретическое исследование влияния длительного воздействия электрического поля, имитирующего рабочие условия солнечного элемента на данные материалы с разной композицией моновалентных катионов (цезий, метилламоний, формамидиний).
Процессы, происходящие в пленках при указанном воздействии, были исследованы с использованием комплекса современных экспериментальных методов, включающих сканирующую ближнепольную инфракрасную микроскопию (IR s-SNOM), фотолюминесцентную (PL) микроскопию, сканирующую электронную микроскопию с микроанализом (SEM/EDX) и масс-спектрометрию вторичных ионов (ToF-SIMS), а также смоделированы методами молекулярной динамики (AIMD).
Важнейшим результатом исследования стало обнаружение эффекта синергетической стабилизации – плёнки материала, содержащего все указанные катионы одновременно, оказались наиболее устойчивы к воздействию электрического поля – т.е. наиболее подходящими изготовления фотоактивных слоёв с точки зрения улучшения операционной стабильности перовскитных солнечных батарей.
Исследование выполнено при поддержке Российского научного фонда, проект №19- 73-30020П.
В работе принимали участие научные сотрудники ФИЦ ПХФ и МХ РАН: Н.А. Емельянов, В.В. Озерова, Ю.С. Федотов, М.В. Жидков, Л.Г. Гуцев, Е.В. Голосов, Л.А. Фролова и П.А. Трошин,
При участии:
•Института физики твёрдого тела РАН (Черноголовка)
•Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» (Москва)
•Университета Луизианы (США)
•Чжэнчжоуского исследовательского института ХИТ (Китай)
Результаты опубликованы в журнале Sustainable Energy and Fuels (Impact factor 4.1, Q1)// Synergistic stabilization of lead halide perovskites by univalent cations under electric field stress//
Работа включена в список работ «Выбор редакции», как имеющая особую значимость.