Дослідники Гонконзького політехнічного університету розробили перовскітно-органічні тандемні сонячні елементи, які зберігають високу ефективність навіть при частковому затіненні панелі.

Як затінення руйнує звичайні елементи

Затінення від дерева, будівлі чи хмари створює зворотний зсув напруги. Це явище знижує вироблення струму та може назавжди пошкодити тонкоплівкові сонячні елементи, зокрема на основі телуриду кадмію, селеніду міді-індію-галію, перовскіту та органічних матеріалів. Тривалий зворотний зсув руйнує структуру, оскільки матеріали проводять як електрони, так і йони.

Нова розробка витримує такі умови значно краще за аналоги. Вчені зосередилися на органічному шарі та виявили, що головна проблема — дефекти в робочому шарі, де генерується струм. Ізольовані скупчення акцептора в донорно-акцепторній суміші утримують заряди та знижують продуктивність.

Після усунення цих дефектів елементи витримують напругу пробою понад мінус 35 вольтів.

«Ми досягли важливих успіхів у стабільності органічних та перовскітно-органічних тандемних сонячних елементів у складних умовах зворотного зсуву, — зазначив професор Лі Ган з факультету електротехніки та електронної інженерії Гонконзького політехнічного університету. — Наше дослідження робить проривний внесок у розуміння як роботи пристроїв, так і довговічності органічних і перовскітних сонячних технологій».

У тандемній структурі вдосконалені органічні елементи захищають перовскітний шар. Після впливу мінус 40 вольтів елементи зберегли понад 90% початкової ефективності. Після 2000 годин роботи за мінус 4,5 вольта вони утримали 97% ефективності.

Ця робота продовжує торішнє дослідження команди, коли ефективність тандемних елементів сягала 25,9%. Тепер показник перевищив 26%. Результати опубліковано в журналі Nature Materials.