Исследователи Гонконгского политехнического университета разработали перовскитно-органические тандемные солнечные элементы, которые сохраняют высокую эффективность даже при частичном затенении панели.

Как затенение разрушает обычные элементы

Затенение от дерева, здания или облака создает обратное смещение напряжения. Это явление снижает выработку тока и может навсегда повредить тонкопленочные солнечные элементы, в частности на основе теллурида кадмия, селенида меди-индия-галлия, перовскита и органических материалов. Продолжительное обратное смещение разрушает структуру, поскольку материалы проводят как электроны, так и ионы.

Новая разработка выдерживает такие условия значительно лучше аналогов. Ученые сосредоточились на органическом слое и выявили, что главная проблема — дефекты в рабочем слое, где генерируется ток. Изолированные скопления акцептора в донорно-акцепторной смеси удерживают заряды и снижают производительность.

После устранения этих дефектов элементы выдерживают напряжение пробоя более минус 35 вольт.

«Мы добились важных успехов в стабильности органических и перовскитно-органических тандемных солнечных элементов в сложных условиях обратного смещения, — отметил профессор Ли Гань с факультета электротехники и электронной инженерии Гонконгского политехнического университета. — Наше исследование вносит прорывной вклад в понимание как работы устройств, так и долговечности органических и перовскитных солнечных технологий».

В тандемной структуре усовершенствованные органические элементы защищают перовскитный слой. После воздействия минус 40 вольт элементы сохранили более 90% исходной эффективности. После 2000 часов работы при минус 4,5 вольта они сохранили 97% эффективности.

Эта работа продолжает прошлогоднее исследование команды, когда эффективность тандемных элементов достигала 25,9%. Теперь показатель превысил 26%. Результаты опубликованы в журнале Nature Materials.