Исследование, проведенное в Левинском католическом университете Бельгии, показывает, как можно стабилизировать перспективный тип перовскитов — искусственные кристаллы, которые могут преобразовывать солнечный свет в электричество. В результате кристаллы становятся черными, позволяя поглощать солнечный свет. Это необходимо, чтобы иметь возможность использовать их в новых солнечных панелях, которые просты в изготовлении и высокоэффективны.
Перовскиты — это полупроводниковые материалы. В настоящее время большинство солнечных элементов изготавливаются из кристаллов кремния, относительно простого и эффективного материала для этой цели. Однако устройства на основе перовскита обеспечивают более высокую эффективность преобразования, чем кремний. Единственная проблема: некоторые из наиболее перспективных перовскитов, а именно трийодид свинца цезия (CsPbI3), очень нестабильны при комнатной температуре. В этих условиях они имеют желтый цвет, так как атомы в кристалле не образуют структуру перовскита. Чтобы кристаллы эффективно поглощали солнечный свет и превращали его в электричество, они должны быть в черном перовскитовом состоянии — и оставаться такими.
Совместно с международной группой ученых было обнаружено, что, объединив тонкую пленку перовскитных солнечных элементов с листом стекла, ячейки могут получать и поддерживать желаемое состояние черного. Тонкая пленка нагревается до температуры 330 градусов Цельсия, в результате чего перовскиты расширяются и прилипают к стеклу. После нагревания пленка быстро охлаждается до комнатной температуры. Этот процесс фиксирует атомы в кристаллах, ограничивая их движение, так что они остаются черными.
Есть три столпа, которые определяют качество солнечных элементов: цена, стабильность и производительность. Перовскиты имеют высокую производительность и низкую цену, но их стабильность по-прежнему является серьезной проблемой. Ученые уже несколько лет пытаются сделать так, чтобы перовскиты сохраняли свою черноту после нагревания. Но как именно это происходит, остается загадкой.
— В любом другом случае мы бы взяли микроскоп с атомным разрешением и посмотрели бы. Однако это невозможно с перовскитами, так как их трудно наблюдать с помощью такого инструмента с высоким разрешением, поскольку они настолько мягкие и склонны к распаду – отметили ученые.