В России созданы перовскитные элементы нового поколения для космических солнечных батарей

Российские учёные совершили прорыв в разработке материалов для космических солнечных батарей.

Исследователи из нескольких научных центров обнаружили, что частичная замена токсичного свинца на германий в структуре перовскитных полупроводников кардинально повышает их стабильность и устойчивость к радиации. Результаты работы, опубликованные в журнале Journal of Alloys and Compounds, открывают путь к созданию эффективных и долговечных солнечных элементов для малых космических аппаратов.

Изначально перовскит — редкий минерал, обнаруженный на Урале в 1839 году и названный в честь государственного деятеля Льва Перовского. В XX веке учёные научились синтезировать его аналоги с уникальными полупроводниковыми свойствами. Такие материалы считаются перспективными для солнечной энергетики из-за высокой эффективности и низкой себестоимости, однако их практическое применение ограничивалось низкой стабильностью и токсичностью.

Новое исследование показало, что внедрение германия в кристаллическую решётку перовскита меняет его электронную структуру и создаёт встроенный механизм легирования. При концентрации германия до 5% он равномерно распределяется в материале, а при больших значениях образует защитный слой на поверхности кристаллов. Это приводит к пассивированию дефектов, снижению рекомбинационных потерь и, как следствие, к значительному повышению фотостабильности и радиационной стойкости — ключевых параметров для работы в условиях космоса, сообщает hi-tech.mail.ru.

Потребность в таких технологиях особенно очевидна на фоне усиления солнечной активности и космической радиации, что недавно подтвердил мощный радиационный шторм перед магнитной бурей 20 января.

Идея использования перовскитов в космосе активно развивается во всём мире. По данным проекта German Energy Solutions, гибридные перовскитные элементы уже проходили испытания на орбите, демонстрируя высокую удельную энергоэффективность даже при слабом освещении. Международные научные группы также достигли значительных успехов: тандемные элементы на основе перовскита и селенида меди-индия-галлия показали эффективность около 24,6%, а перовскитно-кремниевые структуры в лабораториях уже преодолели порог в 30%.