Существующие методы оценки стабильности фотоэлектрических преобразователей не подходят для солнечных батарей нового поколения на основе галогенидов металлов с перовскитной структурой. Большая группа ученых, в которой профессор Павел Трошин представляет Сколтех, разработала алгоритмы исследования эксплуатационной стабильности перовскитных солнечных элементов.

Предложенные протоколы и рекомендации представлены в большой статье, опубликованной в журнале Nature Energy.

Перовскитные солнечные батареи – новый тип фотовольтаических устройств, которые по прогнозам составят мощную конкуренцию широко используемым кремниевым солнечным панелям. По своей эффективности они уже им не уступают, проблема только в недостаточной эксплуатационной стабильности, которая мешает коммерциализации перовскитной технологии. Существующие тесты для оценки стабильности солнечных элементов не дают адекватных результатов для нового типа устройств, так как перовскитные материалы сильно отличаются по поведению от классических полупроводниковых материалов.

Над решением этой проблемы работала большая группа ученых: 59 ведущих исследователей из 51 организации. Дискуссию возглавила профессор Моника Лира-Канту (Mónica Lira-Cantú) из Каталанского института нанотехнологий (Испания) и профессор Евгений Кац (Eugene A. Katz) из Университета Бен Гуриона в Негеве (Израиль). Сколтех представлял профессор Центра энергетических технологий Павел Трошин.

Ученым удалось прийти к консенсусу, разработать протоколы и стандарты, рекомендованные для исследования стабильности перовскитных солнечных элементов.

Эксперты дополнили существующие протоколы серией специальных процедур, необходимых для оценки специфических свойств перовскитных материалов и солнечных батарей. Например, предложено циклирование в режиме «день-ночь», протоколы оценки стабильности в модели «идеальной инкапсуляции», методы исследования поведения солнечных элементов при воздействии внутреннего и внешнего электрических полей. Также сделаны рекомендации по стандартизации исследований в области стабильности перовскитных солнечных батарей с целью повышения их воспроизводимости.

Тем не менее, впереди у ученых еще много работы. Следующим этапом станет подготовка технического отчета – последний шаг, необходимый для стандартизации, критически важной для начала массового производства и практического внедрения перовскитных солнечных батарей.

В контексте решения глобальных социальных и экологических проблем, внедрение перовскитных солнечных батарей может обеспечить нас дешевой электроэнергией, получаемой из возобновляемых источников. Эти разработки позволят прекратить бездумное сжигание ископаемого топлива, снизят выбросы парниковых газов в атмосферу и помогут сохранить ценные углеводородные ресурсы для использования в химической промышленности.