770 годин без деградації. У Німеччині розробили потрійну сонячну комірку за принципом Біг Мака

Про це повідомляє Interesting Engineering.

За 770 годин безперервної роботи нова комірка зберегла понад 90% початкової потужності. Для перовскітних фотоелементів це рекорд: раніше подібні конструкції швидко втрачали ефективність під тривалим навантаженням.

Читайте также: Менший за монету. Швейцарські науковці винайшли квантовий чип завдовжки 7,5 мм

Перовскіт вважають перспективною заміною кремнію, який десятиліттями домінує на ринку, але вже уперся у фізичну межу ефективності. Матеріал дешевий, легкий і лягає навіть на гнучкі основи — пластик чи тканину. Комірка від HZB об’єднує три перовскітні поглиначі, кожен налаштований на свою частину сонячного спектра, тому вона вловлює помітно більше світла за одношаровий кремнієвий аналог.

Слабким місцем таких комірок був полімерний шар PEDOT: PSS, що переносить заряд між підкомірками. Він погано пропускає світло й швидко руйнується. Команда HZB замінила його на самоорганізовані моношари (SAM) — надтонкі плівки з органічних молекул, які самі вишиковуються в один рівний шар.

«Можна уявити це як Біг Мак, де три булочки розділені різними начинками — м’ясом, салатом чи сиром. Тут це була б начинка між середньою й нижньою булочками», — пояснив принцип конструкції керівник відділу перовскітних тандемних сонячних комірок HZB, професор Штеве Альбрехт.

Художнє зображення будови потрійної сонячної комірки /Фото: Laura Canil/HZB

Спершу моношари не могли самостійно ефективно переносити заряд. Тоді дослідники додали під них додатковий шар-підкладку. Вибір упав на оксид графену.

Читайте также: Знахідка з мезозою. У Таїланді відкрили новий вид гігантського динозавра завдяки одній кістці

«Ми експериментували з додатковими шарами під шаром SAM, щоб вони працювали як своєрідна підкладка», — розповів співавтор і постдок Йонгхун Юн.

Мікротонка плівка оксиду графену повністю перебудувала межу поділу: перенесення заряду вирівнялося, а оптичні втрати різко впали. Вона також спрацювала як герметичний хімічний щит навколо вразливого олов’яного шару й уберегла його від окиснення киснем і вологою — звідси й рекорд стійкості.

На думку Альбрехта, якщо доопрацювати окремі перовскітні плівки, ефективність цієї легкої конструкції цілком може перевалити за 30%.

Читайте также: Дзеркало звичок. У Claude з’явилася функція Reflect із персональною статистикою користування

Результати дослідження опублікували в журналі Joule.