Дефекты перовскитовых солнечных панелей можно исправить светом и водой

В 2016 году ученые этой группы впервые открыли возможность «лечения» дефектов кристаллической структуры перовскитов при помощи света, но тогда достигнутый ими эффект был кратковременным. Теперь, как сообщает EurekAlert, им удалось добиться постоянных изменений.

Сегодня большинство солнечных элементов на рынке — кремниевые, но высокая цена этого материала и энергозатраты при производстве заставляют исследователей искать другие альтернативы для фотоэлектроники. Перовскит, пожалуй, самый многообещающий из них: он дешевый, его легко производить, и всего спустя несколько лет после его открытия КПД конверсии солнечного света в электричество у этого материала почти сравнялся с производительностью кремния.

Однако, несмотря на потенциал перовскитов, их эффективность ограничивается некоторыми факторами. Крошечные дефекты в кристаллической структуре перовскитов могут заставлять электроны «застревать», что препятствует конверсии энергии фотонов в электричество.

«Парадоксально, но применение влаги и света делает перовскитовые солнечные элементы более люминесцентными», — говорит Сэм Стренкс, руководитель группы ученых, представлявших МТИ.

В прошлом году ученые обнаружили, что когда на перовскиты воздействует свет, йодид-ионы мигрируют из освещенного участка и заодно удаляют большую часть дефектов. Однако эффект этот был временным, потому что ионы возвращались обратно, когда освещение менялось.

В ходе дальнейшего исследования удалось обнаружить, что влажность, которая обычно разрушает перовскиты, не вредит им, если находится в пределах от 40% до 50% и воздействует на материал не дольше 30 минут. А свет заставляет электроны, связанные с кислородом, образовать супероксид, который нейтрализует действие дефектов и создает защитный слой, который надолго увеличивает производительность перовскитовых фотоэлементов.

Недавнее исследование ученых Саудовской Аравии открыло еще одно свойство перовскитов — фотострикцию, то есть способность менять форму под воздействием света. Причем перовскит наделен этим свойством в значительной мере — его коэффициент фотострикции составляет 1,25%.