Исследователи Университета Калифорнии Лос-Анджелес (UCLA) сделали шаг в сторону следующего поколения перовскита солнечных батарей, называемых «сэндвич».

Новая конструкция расширяет эффективный срок службы батареи в воздухе более чем в 10 раз, только с предельной потери эффективного преобразования солнечного света в электричество.

Профессор UCLA Янг Янг, член Калифорнийского Иститута наносистем, является всемирно известным новатором технологии солнечных батарей, команда которого, в последние годы разработала следующее поколение солнечных батарей, построенных из перовскита, который имеет замечательную эффективность преобразования солнечного света в электричество.

Несмотря на этот успех, нежная природа перовскита – это очень легкий, гибкий, органо-неорганический гибридный материал – тупик для дальнейшего его развития в направлении коммерческого использования.

При контакте с воздухом, клетки перовскита разрушаются и распадаются в течение нескольких часов до нескольких дней. Клетки ухудшаются, когда также подвергаются воздействию влаги, в основном из-за гигроскопичности перовскита.

Теперь команда Янга преодолела главную трудность перовскита, ограждая его между двумя оксидами металла.  Это значительный шаг вперед в сторону стабилизации перовскита солнечных батарей.  Их новая конструкция расширяет эффективный срок службы батареи в воздухе более чем в 10 раз, только с предельной потери эффективного преобразования солнечного света в электричество.  

   Исследование было опубликовано онлайн в журнале Nature Nanotechnology.  Доктор Джингби Ю и аспирант Лей Мэнг из лаборатории Ян были ведущими авторами в газете.

«Там было много оптимизма по поводу технологии перовскита солнечных батарей», сказал Мэнг.  Менее чем за 2 года, команда Янга расширила эффективность перовскита солнечных батарей с менее чем 1 процента до почти 20 процентов.  «Но его короткая продолжительность жизни была ограничивающим фактором. Мы пытались улучшить с тех пор, как развивается перовскита клетки с высокой эффективностью».

  Янг который имеет влияние на Кэрол и Лауренца Е.Таннаса, младшего, наделенный Председателем инженерии в UCLA, сказал, что есть несколько факторов который приводит к быстрому износу в обычный слоистый перовскит солнечных батарей.  Наиболее значительным, Ян сказал, было то, что широко используемый верхний слой имеет буферную плохую стабильность и не может эффективно защищать слой перовскита от влажности воздуха, ускоряя деградацию клеток.  Буферные слои являются важными для построения клеток, потому что электричество, вырабатываемой клеткой извлекаются через них.

Менг сказал, что в этом исследовании, команда заменила те органические слои со слоями окиси металлов, что многослойность слоя перовскита, защищает его от влаги.  Разница была драматичной.  Клетки оксидов металлов сохранялись 60 дней при хранении на открытом воздухе при комнатной температуре, сохраняя 90 процентов своей первоначальной эффективности солнечного преобразования.  «С помощью этой совершенной техники, мы значительно повысили стабильность».

  Следующим шагом для команды Янга, это сделать слои оксиды металлов более конденсированными для лучшей эффективности и герметизации солнечных батарей, для еще более длительного срока службы без потери эффективности. Янг ожидает, что этот процесс может быть расширен до большого производства в ближайшее время, что главная проблема перовскита была решена.

 Это исследование является совместным проектом с Национальным университетом Ченг Кунга в Тайване. Это исследование было поддержано Национальным научным фондом, ВВС США Управления научных исследований и Министерства науки и техники в Тайване.

Публикация: Джингби Ю, др «Улучшена воздушная стабильность перовскита солнечных батарей с помощью решения обработке оксидом металла транспортных слоев» ,  «Природа Нанотехнологии (2015); DOI : 10.1038 / nnano.2015.230

Источник: Шон Мейсон, Университет Калифорнии Лос-Анджелес, Пресс Центр.