Охлаждение перовскитной пленки повышает эффективность и стабильность солнечных элементов при масштабировании

Китайские исследователи преодолели барьер эффективности при масштабировании перовскитных солнечных панелей

Основной проблемой при увеличении площади перовскитных солнечных элементов является значительное снижение коэффициента заполнения, который критически влияет на соответствие характеристик устройства идеальному диоду. Традиционно этот параметр падает из-за внутренних потерь энергии и высокого сопротивления материалов, что делает производство крупных и высокоэффективных панелей крайне сложной инженерной задачей.

Команда ученых предложила инновационный метод решения этой проблемы, заключающийся в охлаждении влажной пленки перовскита перед этапом вакуумной обработки. В ходе эксперимента температуру материала временно снижали до нуля или десяти градусов Цельсия на короткий промежуток времени. Такое воздействие позволяет существенно замедлить процесс кристаллизации, что дает возможность сформировать более крупные и однородные зерна на поверхности материала.

Применение этой технологии привело к тому, что поверхность пленки стала заметно более гладкой, а подвижность электронов увеличилась более чем в два раза. Это позволило минимизировать количество безызлучательной рекомбинации зарядов и значительно улучшить перенос энергии, благодаря чему коэффициент заполнения удалось поднять до 83,5 процента. В результате мини-модуль площадью около 20 квадратных сантиметров достиг эффективности в 23,9 процента.

Кроме того, новый подход обеспечивает повышенную стабильность устройств при работе под непрерывным солнечным излучением. Точный контроль процесса кристаллизации помогает замедлить естественное старение материала, что напрямую продлевает срок службы солнечных панелей. Результаты данного исследования были опубликованы в одном из ведущих мировых научных журналов.