Они являются ключом к современным тонкопленочным фотоэлементам: в лаборатории уже сегодня можно добиться очень высокой эффективности для кристаллических перовскитных фотоэлементов. Однако до их коммерческого применения не доходит, потому что материал все еще слишком нестабилен и до сих пор нет ни одного надежного процесса промышленного производства перовскитов. Физики из Университета Мартина-Лютера из Галле-Виттенберга (MLU) представили новый подход в журнале «Journal of Physical Chemistry Letters», который может решить эту проблему. Кроме того, они подробно описывают, как формируются перовскиты и как они снова распадаются. В будущем результаты могут помочь в производстве фотоэлементов высокой мощности.
Перовскиты в настоящее время пользуются большим вниманием в солнечной промышленности. Еще в 2009 году исследователи доказали, что перовскиты как органо-неорганические соединения со специфической кристаллической структурой являются хорошими поглотителями солнечного света, эффективно превращая его в электрическую энергию. В течение нескольких лет эффективность перовскитных фотоэлементов в лаборатории была увеличена до более 20%. «Современные монокристаллические кремниевые фотоэлементы пока еще имеют несколько более высокие значения эффективности, но они намного дороже в производстве, и над ними также работали очень долго», — говорит физик и руководитель исследования д-р Пауль Пистор из MLU.
Однако до сих пор не было перовскитных фотоэлементов, готовых к выходу на рынок, так как все еще не был разработан метод крупномасштабного производства перовскитов. Кроме того, тонкие кристаллические слои относительно нестабильны и чувствительны к воздействию окружающей среды. «Из-за высоких температур или влажности перовскиты распадаются, теряя при этом способность превращать солнечный свет в электрическую энергию», — говорит Пистор. В добавок, фотоэлементы должны выдерживать повышенные температуры, потому что они постоянно подвергаются воздействию солнца.
Физики из Галле исследовали особый неорганический перовскит, который состоит из цезия, свинца и брома или йода. Вместо обычных мокрых химических процессов для производства перовскитов они использовали метод, который уже широко используется в промышленности для производства тонких слоев и различных компонентов. В этом процессе субстрат осаждается из нескольких источников тепла в вакуумной камере, на которой растут тонкие кристаллические слои. «Преимущество этого метода заключается в том, что он может влиять на процесс и позволяет нам контролировать рост кристаллов», — объясняет Пистор. Его группа смогла произвести слои такие перовскита, которые распадаются только при температурах 360 градусов по Цельсию. Используя современный рентгеновский анализ, исследователи также проанализировали процессы роста и распада кристаллов в реальном времени.
Результаты дают важные сведения об основных свойствах перовскитов и предлагают метод, который может быть использован при промышленном внедрении современной технологии производства перовскитных фотоэлементов.
Источник: https://pressemitteilungen.pr.uni-halle.de/index.php?modus=pmanzeige&pm_id=2973