Яка нова технологія була розроблена?

Вчені показали технологію, завдяки якій перовскітові панелі самостійно “заліковують” пошкодження, викликані вологою. Це відкриття наблизить перспективний тип сонячних батарей до масового впровадження. У матеріал панелей вбудували спеціальні молекули, які працюють як мікроскопічні “резервуари”, даючи змогу структурі відновлюватися без втрати ефективності, пише NanoWerk.

Чому перовскітові панелі є перспективними?

Перовскітові сонячні елементи — легкі, гнучкі та надзвичайно ефективні — давно вважаються хорошою альтернативою традиційним панелям. У лабораторних умовах вони вже перевершують кремній за здатністю перетворювати сонячне світло на електрику. Однак у них є фатальна вразливість: осередки хімічно крихкі та швидко руйнуються під впливом навіть незначної кількості вологи.

Вода запускає хімічні реакції, що порушують структуру кристала перовскіту, що призводить до швидкої і часто незворотної втрати продуктивності. Попередні спроби вирішити цю проблему за допомогою захисних бар’єрних шарів лише сповільнювали, але не зупиняли процес деградації.

Як здійснили прорив у дослідженнях?

Успіхів у цьому напрямку досягли дослідники з Південної Кореї. Вони запропонували не захищати матеріал, а дати йому можливість самовідновлюватися. Для цього вони впровадили в структуру перовскіту особливий клас розгалужених молекул — дендримери.

Ці деревоподібні молекули виконують подвійну функцію. Своїми внутрішніми “гілками” вони вловлюють і утримують ключові хімічні компоненти, що йдуть з кристала під час контакту з водою. Зовнішні ж “гілки” стабілізують загальну структуру, не даючи їй повністю зруйнуватися.

Коли волога випаровується і умови стають сухими, дендримери відпускають захоплені компоненти, даючи змогу кристалічній решітці перовскіту самостійно відновитися до своєї первісної, найбільш ефективної форми. Важливо, що дендримери не заважають електричним властивостям матеріалу, на відміну від інших добавок.

Випробування показали, що сонячні комірки з дендримерами здатні багаторазово відновлюватися. Після десяти циклів “зволоження-висихання” вони зберегли понад 90% своєї первісної ефективності перетворення енергії. Водночас звичайні комірки без дендримерів швидко і необоротно деградували.

Цей підхід, що вбудовує механізм регенерації безпосередньо в сам матеріал, може в майбутньому перетворити перовськіти з лабораторного матеріалу на надійну і довговічну технологію для реального застосування в енергетиці.

Раніше повідомлялося, що сонячні панелі виявилися токсичними. Перовскітові комірки обіцяють прорив в ефективності панелей. Однак у їх виробництві застосовуються токсичні хімікати, що несумісне з іміджем “зеленої” енергетики. Проблему змогли усунути дослідники, наблизивши технологію до комерціалізації.