01.06.2025 г.
Перовскитные солнечные элементы (ПСЭ) — одно из важнейших направлений современной фотовольтаики. Солнечные батареи на основе гибридных перовскитов в будущем могут составить конкуренцию кремниевым солнечным панелям за счет более простых и дешевых методов изготовления при сравнимых значениях КПД. К сожалению, использование перовскитных солнечных батарей ограничено их низкой устойчивостью к условиям окружающей среды (влага, кислород), и поэтому первостепенной задачей, стоящей перед учеными, является улучшение их стабильности.
Пленки гибридных перовскитов неизбежно содержат дефекты в объеме или на границах зерен, что пагубно влияет на эффективность и стабильность всего солнечного элемента. Дефекты действуют и как центры деградации, и как центры рекомбинации, снижая количество свободных зарядов и, как следствие, величину тока в ПСЭ.
Сотрудники ИБХФ РАН и ФИЦ ХФ РАН разработали метод пассивации дефектов перовскитных солнечных элементов с использованием полимеров на основе полисукцинимида, который относятся к «зеленым», то есть нетоксичным и безопасным для окружающей среды полимерам. Результаты исследования опубликованы в журнале Polymers
На сегодняшний день введение полимерных добавок в объем перовскитного слоя является одним из перспективных методов модификации перовскитных материалов. Ранее для этой цели использовались в основном синтетические полимеры, высокие концентрации которых могут привести к образованию нежелательных полимерных фаз внутри слоя перовскита или затруднить перенос зарядов из-за изолирующей природы полимера. Поэтому очень важно изучить возможность использования дешевых «зеленых» полимеров, которые могли бы улучшить как фотоэлектрические характеристики, так и стабильность ПСЭ.
Установлено, что модификация перовскитных пленок такими «зелеными» полимерами приводит к улучшению морфологических и оптоэлектронных характеристик гибридных перовскитов за счет увеличения размеров перовскитных зерен и снижения плотности дефектов. В результате, эффективность ПСЭ увеличивается и достигает значений более 20% в стандартных условиях. Модифицированные «зелеными» полимерами лабораторные образцы ПСЭ демонстрируют повышенную стабильность при работе на открытом воздухе, сохраняя до 80% от своей начальной эффективности в течение более чем 40 дней.
Подробнее о работе - на научно-информационном портале «Поиск», на сайте Российской академии наук и на сайте Минобрнауки РФ
Kozlov, S.S.; Alexeeva, O.V.; Nikolskaia, A.B.; Petrova, V.I.; Karyagina, O.K.; Iordanskii, A.L.; Larina, L.L.; Shevaleevskiy, O.I. Defect Passivation in Perovskite Solar Cells Using Polysuccinimide-Based Green Polymer Additives. Polymers 2025, 17, 653. DOI: 10.3390/polym17050653
