Учёные HKPU и Чжэцзянского университета довели ресурс перовскитных элементов до 2200 часов при КПД 26,55%

Исследователи из Гонконгского политехнического университета и Чжэцзянского университета выявили микроструктурный механизм деградации на границах зёрен в поликристаллических перовскитных фотоэлементах, сообщает журнал Watt doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. Разработав метод адресной химической пассивации дефектов, авторы создали лабораторные прототипы ячеек, которые продемонстрировали коэффициент полезного действия 26,55% и сохранили свыше 90% начальной эффективности после более чем 2200 часов непрерывного освещения мощностью в одно солнце doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗.

Механизм межкристаллитной рекомбинации

Поликристаллические перовскитные плёнки состоят из микроскопических зёрен с разной ориентацией кристаллографических граней, в частности (100) и (111). Авторы выяснили, что гетерогранные границы между зёрнами создают асимметричный путь рекомбинации носителей заряда doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. Несмотря на высокую собственную фотостабильность грани (111), вакансии ионов формамидиния на её стороне приводили к неравновесному накоплению дырок под действием света doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. Это локальное скопление заряда ускоряло фотодеградацию стыков кристаллов.

Адресная пассивация дефектов

Для устранения уязвимости исследователи применили бромид 3-фторфенилэтиламмония (m-F-PEABr) doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. Молекулы соединения адресно заполняли вакансии формамидиния на границах граней (111), что гомогенизировало рекомбинацию носителей заряда на стыках соседних кристаллов doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. Модифицированные образцы достигли КПД 26,55% и показали ресурс T90 более 2200 часов в непрерывном режиме doi.orgWattdoi.orgОткрыть источник ↗. В дальнейшем исследователям предстоит проверить работоспособность данного метода на крупноформатных модулях в переменных погодных условиях.