Перовскиты в космосе: создана технология продления срока службы солнечных панелей с высоким КПД

Перовскитные солнечные батареи с активным слоем из соединений свинца — одна из самых многообещающих технологий возобновляемой энергетики. Они дешевле и проще кремниевых кристаллов в производстве и обладают более высоким КПД. Но на космических аппаратах сегодня используются более долговечные кремниевые солнечные элементы — срок их службы достигает 25 лет.

Сотрудники Уральского федерального университета вместе с коллегами из Института проблем химической физики РАН создали технологию защиты перовскитных панелей от естественного разрушения. В перспективе технология позволит использовать их, в том числе, в космической отрасли.

Ученые применили метод сканирующей микроскопии ближнего поля с инфракрасным рассеянием и смоделировали воздействие на перовскиты агрессивных факторов. Таким образом они смогли отследить изменения в структуре и составе активного слоя перовскитных солнечных батарей.

«Перовскитная солнечная ячейка имеет зернистую структуру: на границах атомы состыковываются не идеально, как в кристаллической решетке, а имеют оборванные связи, вакансии. Деградация материала начинается именно в таких областях — образуются продукты распада иодида свинца и метиламмония, снижающие энергоэффективность ячейки. „Связывание“ дефектов на границах зерен на этапе создания пленки определенными соединениями позволяет повысить их стабильность», — объясняет один из соавторов исследования, доцент кафедры электрофизики УрФУ Иван Жидков.

Ученые предложили заполнять дефектные области органическими молекулами, содержащими азот, хлор и 4,6,10-тригидрокси-1,4,6,10-тетраазаадамантан еще на стадии производства. В отличие от других существующих на данный момент решений предложенная технология не требует применения дополнительных дорогостоящих материалов и оборудования, как, например, покрытие защитными пленками других производителей, и увеличивает срок эксплуатации панелей.

Технология открывает новые перспективы для космической отрасли. Перовскитные панели не только эффективнее и легче кремниевых, но и более устойчивы к радиационному облучению. «Перовскитная ячейка дает мощность до 24 Вт на грамм веса, а кремниевая — 2 Вт на грамм. То есть для сохранения спутника одного и того же веса надо послать в космос батарею, которая весит в 12 раз меньше кремниевой, чтобы получить столько же электроэнергии», — говорит Иван Жидков.