2000 часов под напряжением. В Гонконге создали солнечные элементы, которым не страшно затенение

Об этом сообщает Interesting Engineering.

Когда какой-либо объект (дерево, здание, облако и т. д.) перекрывает солнечный свет, на затененном участке панели возникает отрицательное напряжение — так называемое обратное смещение. Оно снижает выработку тока и способно необратимо повредить тонкопленочные элементы. Эта проблема затрагивает целый класс технологий, основанных на теллуриде кадмия, селениде меди-индия-галлия, перовскитах и органических материалах. Поскольку такие элементы проводят как электроны, так и ионы, длительное обратное смещение постепенно разрушает материал.

По словам команды из Гонконга, их элементы выдерживают затенение гораздо лучше, чем обычные аналоги.

Ученые занялись органическими материалами и выяснили, что причиной их разрушения являются дефекты в рабочем слое, где генерируется ток. Эти дефекты удерживают заряды и снижают эффективность. Устранив изолированные скопления акцептора в донорно-акцепторной смеси, исследователи добились того, что элементы стали выдерживать напряжение пробоя свыше −35 вольт.

«Мы добились значительных успехов в обеспечении стабильности органических и перовскитно-органических тандемных солнечных элементов в сложных условиях обратного смещения, — говорит профессор Ли Ган с факультета электротехники и электронной инженерии Гонконгского политехнического университета. — Наше исследование вносит прорывной вклад в понимание как принципов работы устройств, так и долговечности органических и перовскитных солнечных технологий».

В тандемной структуре улучшенные органические элементы защищают также перовскитный слой. После воздействия напряжения −40 В такие элементы сохранили более 90% первоначальной эффективности, а после 2000 часов работы при −4,5 В — 97%.

Исследование опирается на прошлогоднюю работу команды, когда тандемные элементы демонстрировали эффективность 25,9%. Теперь этот показатель превысил 26%.

Результаты работы были опубликованы в журнале Nature Materials.