Энергоэффективность перовскита оказалась зависимой от огранки

В рамках работы ученые проанализировали свойства активного слоя перовскита на солнечной батарее, разместив восемь фотоэлектрических элементов на площади в 1 квадратный сантиметр. С помощью атомно-силовой микроскопии, разработанной в сотрудничестве с Park Systems, команда рассмотрела структуру материала на макроуровне: слой представлял собой неравномерную поверхность из гранул около 200 нанометров в длину с индивидуально сформированными прямоугольными фасетами.

Также исследователи изучили показатели генерируемого пленкой тока и холостого хода. Тесты показали, что энергоэффективность каждой гранулы зависит от особенностей фасет. Разница между гранулами составила 0,6 вольт, максимальный показатель преобразования при этом приблизился к теоретическому уровню в 31%, что на 9% выше нынешнего. Кроме того, гранулы с высокоэффективными фасетами демонстрировали увеличенное напряжение в режиме холостого хода.

По словам ученых, в сущности, фасеты кристалла ведут себя как миллиарды крошечных батарей, соединенных параллельно. При смешанном составе материала низкоэффективные гранулы снижают общую производительность, распределяя ток в свою пользу. В случае оптимизации перовскитного слоя утечка электроэнергии, как ожидается, будет устранена.

Ранее специалисты из Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария) увеличили КПД перовскита с 15,6 до 20,5% посредством технологии вакуумной вспышки. Таким образом исследователи нашли альтернативу специальным осадителям, привлечение которых к производству пленок приводило к возникновению на ней дефектов и примесей.

Кристаллы перовскита рассматриваются как наиболее перспективная основа для солнечных элементов. Материал отличается бюджетностью и простотой изготовления, а также показывает рекордный рост экспериментально достигнутой энергоэффктивности: еще в 2009 году ее уровень составлял 3%.