Крошечная молекула с огромным потенциалом. Новый материал повысил эффективность перовскитных солнечных элементов
Немецкие ученые разработали новый материал для электронного контакта в перовскитных солнечных элементах , который позволяет существенно повысить их эффективность.
Разработка была создана командой под руководством Стива Альбрехта из Берлинского центра Гельмгольца; она уже получила патент и вышла на рынок.
Перовскитные солнечные элементы ценят за низкую себестоимость производства и высокую эффективность: отдельные элементы уже преобразуют более 27% солнечного света в электроэнергию, а тандемные перовскит-кремниевые элементы преодолевают отметку в 35%.
До недавнего времени для отвода электронов в таких элементах использовали слой материала C60, известного как «футбольные молекулы». Однако на границе этого слоя с перовскитным поглотителем терялась значительная часть заряженных частиц. К тому же C60 — довольно дорогой материал, а со временем он склонен отслаиваться, что снижает стабильность элемента.
В сотрудничестве с командой Каунасского технологического университета (Литва) исследователи создали новый материал на основе карборана — молекулу mCB-FMN, которую можно получать из доступных на рынке реагентов. По сравнению с C60, тонкую пленку этого материала можно наносить из паровой фазы при более низких температурах, что снижает энергозатраты на производство и нагрузку на оборудование.
Исследования показали, что новый слой эффективнее передает электроны и обеспечивает меньшие потери на границе с перовскитом. Кроме того, он лучше энергетически согласован с поглощающим слоем, а расчеты указывают на то, что материал «залечивает» дефекты поверхности. Механические испытания также подтвердили улучшенное сцепление слоев, а следовательно — более высокую стабильность всей структуры элемента.
Замена C60 на новый материал повысила эффективность отдельного перовскитного элемента на 1,5 процентного пункта. В тандемных перовскит-кремниевых элементах прирост эффективности достиг 2,4 процентного пункта — благодаря тому, что новый слой меньше поглощает свет, пропуская его в большем объеме к фотоактивным слоям.
Разработка уже была отмечена наградой на международном семинаре TandemPV в 2025 году, а на этот материал подана европейская патентная заявка.