Международная исследовательская группа под руководством Университета электронной науки и технологий Китая улучшила стабильность перовскитных солнечных элементов, добавив пирродиазол к пленкам на основе йодида формамидиния. Новый подход позволил создать солнечные элементы с эффективностью до 21,5 % — один из лучших результатов для инвертированных перовскитных модулей. Долговечность тоже выросла — 94 % эффективности сохраняется после 1000 часов воздействия света при влажности 65 %.

Перовскитные солнечные элементы бывают двух типов: классические «n-i-p» и инвертированные «p-i-n». В инвертированных слой для дырок (p) расположен внизу, а для переноса электронов (n) — сверху. Это позволяет свету проходить через слой для дырок (hole-selective contact, HTL), в отличие от «n-i-p», где свет проходит через слой для электронов (electron transport layer, ETL).

Добавка пирродиазола к пленкам перовскита помогла стабилизировать йодид свинца (PbI2) и йодид формамидиния (FAI) при кристаллизации. Она связалась с PbI2 и FAI, что предотвратило слипание частиц, сделало пленку более ровной и уменьшило дефекты.

Команда создала многослойный солнечный элемент: прозрачная подложка из стекла с фторированным оксидом олова (FTO), слой оксида никеля (II) (NiOx), метил-замещенный карбазол (Me-4PACz), перовскитная пленка, слой фуллерена (C60) для транспорта электронов, буферный слой батокупроина (BCP) и медный (Cu) контакт.

Слой Me-4PACz нанесли методом покрытия лезвием, а перовскит— с помощью щелевой матрицы (slot-die coating) на открытом воздухе. Анализ показал, что такой подход замедляет рост кристаллов, обеспечивая равномерную кристаллизацию и формирование крупных однородных зерен.

Созданные таким способом солнечные мини-модули достигли пиковой эффективности 21,5 % и сертифицированной — 20,3 %. Это один из лучших результатов для инвертированных перовскитных модулей площадью более 50 см². Они также показали высокую стабильность, сохранив 94 % эффективности после 1000 часов непрерывного воздействия света при влажности 65 %.

В эксперименте использовались перовскитные модули размером 10×10 см, состоящие из 11 соединенных суб-ячеек. Их эффективность подтвердил Национальный институт метрологии и испытаний Китая.

Команда сосредоточится на оптимизации и стабильности более крупных тандемных элементов на основе перовскита и кремния. Это приблизит перовскитную технологию к массовому коммерческому применению.