Российские учёные создали полимеры, которые в 10 раз продлевают жизнь перовскитных солнечных батарей

Исследователи из Пермского политеха, Сколтеха и Федерального исследовательского центра проблем химической физики и медицинской химии РАН разработали четыре новых органических полупроводниковых материала для перовскитных солнечных батарей.

Устройства на их основе после 1800 часов непрерывной работы сохраняют до 99% эффективности, тогда как стандартные материалы за то же время теряют больше половины мощности, сообщили ТАСС в пресс-службе ПНИПУ.

Перовскитные солнечные батареи называют следующим шагом после кремниевых. Это тонкие, лёгкие и гибкие устройства, которые можно устанавливать на окна, фасады зданий и даже использовать в портативной электронике. Они поглощают свет в широком диапазоне длин волн, поэтому могут работать не только от солнца, но и от искусственного освещения. Однако массовому внедрению мешает главная проблема: светопоглощающий слой перовскита крайне нестабилен — он быстро деградирует под действием влаги, кислорода и высоких температур, сообщает ТАСС.

У перовскита есть необычная особенность: если продукты его распада не «убежали» из слоя, он может восстановиться. В этом ему помогают органические полупроводниковые слои, которые не только переносят заряд, но и защищают его. Учёные подобрали оптимальные материалы и архитектуру устройства, создав четыре новых полимера.

В качестве «скелета» молекулы исследователи выбрали трифениламин — на его основе уже сделано несколько коммерчески успешных соединений, но у них часто слабые зарядово-транспортные свойства. Российские химики улучшили эти характеристики. Новые батареи показывают до 17,8% эффективности преобразования света (у эталонного материала PTAA — около 17%). Но главное — стабильность. В одинаковых условиях классический PTAA теряет почти половину начальной мощности, а устройства с новыми полимерами сохраняют около 90% эффективности.

Как отметил аспирант ПНИПУ Михаил Терещенко, грамотный выбор органического слоя работает как «подушка безопасности»: он не только добавляет проценты к КПД, но и заметно продлевает жизнь будущим гибким панелям. Благодаря этой разработке перовскитные батареи наконец смогут выйти из лабораторий в реальный мир. Их можно будет печатать рулонами, как газеты, клеить на стены, встраивать в окна, использовать на крышах автомобилей и в портативной электронике — и не менять панели каждые полгода.