Открытие проливает свет на синтез и обработку эффективных солнечных батарей

Международная команда исследователей определила механизмы в основе солнечных батарей из галогенидного перовскита. Открытие может помочь в повышении эффективности таких систем.

Солнечные коллекторы из галогенидного перовскита – многообещающая технология нового поколения. Но, хотя ученые создали методики для улучшения характеристик материала, они не понимали причину их успешной работы, сообщает eurekalert.org. Международная группа исследователей пролила свет на науку в основе этих инженерных решений.

«Все дело в дизайне материала, — сказал один из ответственных авторов работы, Арам Амассян, адъюнкт-профессор Университета Северной Каролины. – Если вы хотите получить определенные свойства солнечных коллекторов из галогенидного перовскита, нужно понять, как и почему материалы ведут себя в разных условиях. Мы ответили на этот вопрос, создав основу для следующих исследований».

Галогенидные перовскиты в основном представлены солями с положительно и отрицательно заряженными компонентами, формирующими нейтральные вещества. Некоторые характеристики делают их желаемым сырьем для эффективных солнечных батарей. Материал можно растворить в жидкости для последующего формирования высококачественных кристаллов при низких температурах. Их легко восстанавливать, а дефекты не вызывают сильного ухудшения полупроводниковых свойств.

Команда рассмотрела ключевые явления, связанные с синтезом и обработкой солнечных коллекторов. В частности, ученые хотели выяснить, почему добавление цезия и рубидия при создании устройства повышает его химическую однородность. Для этого они использовали рентгеновскую диагностику с временным разрешением для отслеживания изменений в кристаллических компонентах, формирующихся в процессе синтеза. Измерения были проведены в Корнельском генераторе высокоэнергетического синхротронного излучения.

«Такие исследования важны для определения следующих стадий продвижения перовскитных батарей на рынок», — сказал ответственный автор работы, Стефаан Де Вольф, адъюнкт-профессор Научно-технологического университета им. короля Абдуллы.

Опыты показали, что некоторые ингредиенты стремятся формировать не только желаемый компонент. Дополнительные структуры неравномерно распределяют ключевые элементы по материалу. Одновременное введения цезия и рубидия подавляет этот процесс, способствуя формированию гомогенных галогенидных перовскитов.

На следующих этапах авторы хотят перенести результаты с лабораторных установок ротационного отложения на платформы для промышленного производства.

Исследование представлено в журнале Joule.

ПРОНЕДРА