Перші дійсно стабільні перовскіти

Команда прогнозує, що їхній пристрій може працювати довше галузевих стандартів протягом приблизно 30 років, що набагато більше, ніж 20 років, які використовуються як поріг життєздатності сонячних елементів.

Пристрій не тільки дуже довговічний, він також відповідає загальноприйнятим стандартам ефективності. Це перший у своєму роді, який конкурує за продуктивністю елементів на основі кремнію, які домінували на ринку з моменту їх появи в 1954 році.

Перовскіти - це напівпровідники зі спеціальною кристалічною структурою, що робить їх добре придатними для технології сонячних елементів. Їх можна виробляти при кімнатній температурі, використовуючи набагато менше енергії, ніж кремній, що робить їх дешевшими та більш стійкими у виробництві. І якщо кремній є жорстким і непрозорим, перовскіти можна зробити гнучкими і прозорими, розширюючи сонячну енергію далеко за межі знайомих панелей, які населяють схили пагорбів і дахи по всьому світу.

Але на відміну від кремнію, перовскіти, як відомо, крихкі. Ранні перовскітні сонячні батареї (PSC), створені між 2009 і 2012 роками, проіснували лише хвилини. Прогнозований термін служби нового пристрою є п’ятикратним збільшенням порівняно з попереднім рекордом, встановленим у 2017 році через зниження ефективності PSC. (Цей пристрій працював при безперервному освітленні при кімнатній температурі протягом одного року. Новий пристрій працював би протягом п’яти років при аналогічних лабораторних умовах.)

Команда з Прінстона розкрила свій новий пристрій і новий метод тестування таких пристроїв у статті, опублікованій 16 червня в Science .

Через добре відому слабкість перовскітів тривале тестування досі не викликало особливого занепокоєння. Але оскільки пристрої стають кращими і служать довше, тестування одного дизайну проти іншого стане вирішальним у розгортанні довговічних, зручних для споживачів технологій.

«Ця стаття, ймовірно, стане прототипом для тих, хто хоче аналізувати продуктивність на перетині ефективності та стабільності», – сказав Джозеф Беррі, старший науковий співробітник Національної лабораторії відновлюваної енергії, який спеціалізується на фізиці сонячних елементів бере участь у цьому дослідженні. «Створюючи прототип для вивчення стабільності та показуючи те, що можна екстраполювати [за допомогою прискореного тестування], він виконує роботу, яку всі хочуть бачити, перш ніж ми розпочнемо польові випробування в масштабі. Це дозволяє вам спроектувати справді вражаючий спосіб».

Хоча ефективність за останнє десятиліття прискорилася вражаючими темпами, за словами Беррі, стабільність цих пристроїв покращувалася повільніше. Щоб вони набули широкого поширення та розгорнуті в промисловості, тестування має стати більш складним. Ось тут і починається процес прискореного старіння.