Как перовскитные солнечные панели научили противостоять перепадам температур

Учёные из TUM, KIT, DESY и Королевского технологического института Стокгольма раскрыли микроскопические механизмы этого разрушения. Их подход фокусируется на стабилизации хрупкой кристаллической решётки с помощью специально разработанных молекулярных «якорей», которые удерживают структуру.

Используя высокоточные рентгеновские измерения на синхротроне DESY, команда в реальном времени наблюдала, как решётка материала «дышит» — расширяется и сжимается при быстрых температурных циклах. Выяснилось, что в массивную начальную фазу «выжигания» (burn-in) элементы могут терять до 60% относительной эффективности из-за внутренних микроскопических «перетягиваний каната».

Во второй работе исследователи сообщили, как именно стабилизировать чувствительный кристалл. Сравнив разные органические молекулы-распорки, они нашли победителя: объёмистая молекула PDMA действует как превосходный якорь, удерживая структуру вместе подобно молекулярным лесам, в отличие от обычных распорок, которые приводят к разрушению.

Результат — значительно более устойчивый солнечный элемент, который сохраняет стабильность даже при механическом стрессе от быстрого нагрева и охлаждения. «Понимая эту микроскопическую механику, мы прокладываем путь к новому поколению солнечных модулей, которые одновременно высокоэффективны и достаточно долговечны для десятилетий работы на открытом воздухе», — заключает профессор Петер Мюллер-Бушбаум.