Работа, положенная в основу статьи, которая анонсирована на обложке последнего номера журнала Nanoscale, вносит ясность в механизм изменения микроскопической структуры тонкой пленки перовскита при небольшом нагреве. Это понимание критично для налаживания крупномасштабного производства дешёвых солнечных батарей, более эффективно поглощающих свет.

В прошлом году адъюнкт-профессором, Янь Яо (Yan Yao) и его коллегами по Хьюстонскому университету была идентифицирована кристаллическая структура нестехиометрической промежуточной фазы, как ключевого элемента высокопроизводительных перовскитных солнечных батарей. Однако тогда оставалось непонятно, что происходит на этапе последующего термического отжига.

Новая, проясняющая этот аспект работа, по заявлению Яо, является фундаментальным научным исследованием, которое, однако, имеет важное практическое значение для производства более эффективных фотоэлектрических панелей.

«Иначе, это похоже на чёрный ящик, – утверждает учёный. – Мы знаем, что определённые условия обработки важны, но не понимаем почему это так».

Новое исследование также принесло неожиданный результат. Материал продемонстрировал пиковую эффективность преобразования света в электричество ещё до завершения трансформации промежуточной фазы в 100-процентную перовскитную плёнку. Авторы установили, что наилучшим образом функционируют устройства, в которых остаётся 18% промежуточной фазы.

Перовскитные пленки дешевы в производстве, так как получаются из раствора при температурах менее 150 °C. Они также значительно тоньше кремниевых панелей – около 300 нм вместо 200–300 мкм.

В то же время по эффективности преобразования перовскит все ещё несколько уступает кремнию (22% против 25%). Кроме того, цены на кремниевые солнечные элементы быстро снижаются, а перовскиты нестабильны в воздушной среде и обычно содержат токсичный свинец.

По мнению Яо, маловероятно, чтобы перовскиты полностью вытеснили кремний из солнечной индустрии, скорее всего эти материалы будут использоваться совместно в гибридных решениях, что позволит поднять эффективность до 30%.