В МГУ объяснили причину деградации золотых электродов в перовскитных солнечных ячейках

 На основе полученных данных учёные предложили варианты создания более стабильных перовскитных солнечных элементов На основе полученных данных учёные предложили варианты создания более стабильных перовскитных солнечных элементов

Сотрудники факультета наук о материалах МГУ имени М.В. Ломоносова объяснили механизм деградации золотых электродов в перовскитных солнечных ячейках под действием УФ облучения. На основе полученных данных учёные предложили варианты создания более стабильных перовскитных солнечных элементов. Результаты работы опубликованы в высокорейтинговом журнале Journal of Materials Chemistry A.

Перовскитные солнечные ячейки на основе органо-неорганических материалов со структурой перовскита представляют собой новый класс фотовольтаических устройств (устройств, способных вырабатывать электрический ток под воздействием света). С момента создания первого прототипа перовскитной солнечной ячейки в 2009 году её эффективность за несколько лет возросла в несколько раз и на сегодняшний день достигает 22,6%.

Высокая эффективность, низкая стоимость и нетоксичность производства делают перовскитные солнечные ячейки конкурентоспособными кремниевым аналогам, которые сейчас широко используются. Кроме того, на основе перовскитных ячеек также возможно создавать тонкие и гибкие солнечные батареи.

Однако в настоящий момент перед внедрением перовскитных материалов в промышленное производство солнечных батарей стоит несколько препятствий. Например, такие солнечные ячейки мало стабильны в реальных эксплуатационных условиях. Наиболее уязвимым компонентом ячеек является светопоглощающий перовскитный материал, крайне чувствительный к влажности, высоким температурам и ультрафиолетовому излучению.

Учёные МГУ показали, что причиной деградации ячеек может служить разрушение золотого электрода под действием продуктов фотохимического разложения перовскита с образованием многокомпонентных иодоауратов (соединений золота с йодом). Способными к разрушению золота реагентами оказались открытые в этом году в МГУ реакционные расплавы полииодидов: соединения этого класса превращают слой металлического свинца в перовскит.

Исследователи также выяснили, что высокореакционные полииодидныерасплавы могут также формироваться  в процессе фотохимического разложения перовскита и интенсивно реагировать с золотом, образуя побочное соединение (MA)2Au2I6.

«Локальное образование полииодидного расплава при УФ-индуцированной деградации перовскита является критическим фактором с точки зрения химической стабильности не только металлических электродов, но и органических дырочно-проводящих слоев, находящихся, как правило, между электродом и светопоглощающим материалом. Таким образом, золото в перовскитных солнечных ячейках уже не может считаться наиболее подходящим электродным материалом и должно быть заменено на более инертные и дешевые аналоги, поиск которых интенсивно ведется в том числе на нашем факультете» — рассказал руководитель исследования Алексей Тарасов, кандидат химических наук, заведующий лабораторией новых материалов для солнечной энергетики факультета наук о материалах МГУ.

Таким образом, учёные из МГУ выяснили, что золото — не самый удачный металл для изготовления перовскитных ячеек. Он оказался нестабильным и кроме того достаточно дорог. Исследователи предлагают вместо золота использовать углерод или медь, которые значительно дешевле и, вероятно, стабильнее в эксплуатационных условиях.

Работа поддержана группой Компаний «ЕвроСибЭнерго», индустриальным партнером факультета наук о материалах МГУ. Исследование проходило в сотрудничестве с учеными Федеральной политехнической школы Лозанны (Швейцария).

Пожалуйста, оцените статью:
Ваша оценка: None Средняя: 5 (1 vote)
Источник(и):

scientificrussia.ru