Эти дешевые солнечные элементы работают лучше, потому что они несовершенны
Ученые обнаружили, что структурные дефекты в перовскитных солнечных элементах создают сети, которые эффективно разделяют и направляют электрические заряды, объясняя их неожиданно высокую эффективность
Короткое резюме
Исследователи из Института науки и технологий Австрии (ISTA) раскрыли механизм, благодаря которому перовскитные солнечные элементы, несмотря на структурные дефекты и примеси, демонстрируют эффективность, сопоставимую с дорогими кремниевыми аналогами. Ключом оказались внутренние силы, разделяющие заряды, и сеть структурных дефектов, действующих как «магистрали» для носителей заряда.
В отличие от кремния, требующего высокой чистоты, перовскиты производятся дешёвыми растворительными методами и содержат множество дефектов. Используя новую методику визуализации с ионами серебра, учёные обнаружили, что заряды разделяются на специфических границах доменов («стенах доменов»), где структура материала слегка изменена. Эти стены образуют взаимосвязанную сеть по всему материалу, предотвращая быструю рекомбинацию электронов и дырок.
Это открытие даёт единое объяснение многим ранее противоречивым наблюдениям за перовскитами и разрешает давние споры об источнике их эффективности. Вместо акцента на химическом составе, новая парадигма позволяет инженерам целенаправленно проектировать внутреннюю структуру материала, что может привести к созданию ещё более мощных и дешёвых солнечных элементов для широкого практического применения.
Дефекты как преимущество
Структурные несовершенства (дефекты) в перовскитах не мешают, а способствуют эффективности, создавая сети для транспорта зарядов
Механизм разделения зарядов
Внутренние электрические поля на границах доменов («стенах доменов») активно разделяют электроны и дырки, предотвращая их быструю рекомбинацию
Новый метод визуализации
Для обнаружения скрытых сетей дефектов был разработан инновационный метод с использованием ионов серебра, которые осаждаются вдоль стен доменов и делают их видимыми под микроскопом
Смена парадигмы в разработке
Открытие смещает акцент с химической модификации состава на инженерию внутренней структуры материала для дальнейшего повышения эффективности
Текст сгенерирован с использованием ИИ
