Исследователи из Института биохимической физики им. Н.М. Эмануэля РАН и Федерального исследовательского центра химической физики им. Н.Н. Семенова РАН заявили, что они нашли способ уменьшить количество дефектов в перовскитных солнечных элементах с помощью безвредных полимеров на основе полисукцинимида. Иными словами, они решили проблему, которая долгое время мешала перовскитным солнечным элементам вступить в честную конкуренцию с кремниевыми коллегами.
Как выяснилось, солнечные батареи на основе перовскитов, эти молодые и дерзкие претенденты на звание лучшего источника энергии, страдают от низкой устойчивости к окружающей среде. Влага, кислород и другие напасти не дают им покоя, заставляя ученых искать способы улучшения их стабильности.
Проблема в том, что пленки перовскитов неизбежно содержат дефекты, которые, как оказалось, снижают эффективность и стабильность солнечных батарей. Дефекты, как известно, любят действовать тихо, но уверенно: они становятся центрами деградации и рекомбинации, тем самым уменьшая количество свободных зарядов.
Ранее исследователи пробовали вводить в перовскитный слой синтетические полимеры, но это не всегда давало нужный эффект. Поэтому теперь на арену выходят «зеленые» полимеры. В данном исследовании использовали полисукцинимид и его производное — полиаспарагиновую кислоту — вещества, которые не наносят ущерба ни экосистеме, ни карману.
«В этой работе мы воспользовались полимерной добавкой на основе полисукцинимида, чтобы улучшить перовскитные солнечные элементы. Это позволило нам подавить рекомбинационные потери и увеличить время жизни носителей заряда», — отметил один из авторов исследования, кандидат химических наук Сергей Козлов.
Результаты исследования показали, что использование «зеленых» полимеров способствует увеличению размеров перовскитных зерен и снижению плотности дефектов. В итоге, эффективность ПСЭ достигает более 20% в стандартных условиях, а лабораторные образцы с такими добавками сохраняют до 80% начальной эффективности в течение 40 дней.
Работа выполнена при финансовой поддержке Минобрнауки России.
