Исследователи создали соединения, которые способны значительно повысить стабильность и надежность перовскитных солнечных элементов, а также увеличить их эффективность преобразования солнечного света в электричество. В солнечных элементах перовскиты потихоньку вытесняют кремний. До сих пор они показывали низкую стабильность, однако новый «молекулярный клей» смог увеличить ее минимум в 5 раз.

Перовскиты — это класс материалов с особой кристаллической атомной структурой. Чуть более десяти лет назад исследователи показали, что эти материалы очень хорошо поглощают свет, что вызвало поток новых исследований перовскитных солнечных элементов. За последние несколько лет эффективность этих элементов быстро возросла и теперь они соперничают с традиционными кремниевыми панелями.

Но у перовскитных элементов есть свои преимущества — для их синтеза требуется гораздо меньшая температура, а толщина светопоглощающего слоя примерно в 400 раз меньше, чем у кремниевых аналогов. Это делает перовсктиные панели дешевле и эффективнее. Однако пока что такие материалы не находят применения на практике из-за своей низкой стабильности при воздействии излучения.

Чтобы сделать перовскитные панели более эффективными, авторы нового исследования предложили использовать молекулярный клей, состоящий из самособирающихся монослоев. Молекулы этих соединений при попадании на поверхность материала ориентируются вертикально и способны благодаря этому свойству связывать различные слои. Слабым местом в перовскитных панелях считается граница раздела между светопоглощающим и электротранспортным слоями. Ее и решили укрепить авторы исследования.

Ученые обнаружили, что использование самособирающихся монослоев увеличивает трещиностойкость границы раздела примерно на 50%. Обычные перовскитные солнечные элементы теряют более 20% эффективности после 700 часов использования. Созданные по новой технологии элементы не показывали практически никаких изменений в генерации энергии после 1330 часов работы. Исследователи прогнозируют падение их эффективности до 80% только после 4000 часов использования.

Статья опубликована в журнале Science.