Учёные нашли способ укрепить «слабые швы» перовскитов, приблизив эру дешёвой солнечной энергии

Ключевой проблемой на пути к практическому использованию перовскитов остаётся их уязвимость перед перепадами температуры, влажностью и механическими нагрузками. Учёные из шести стран, включая Германию, Китай и Швейцарию, сосредоточились на улучшении так называемых тройных катионных перовскитов — комбинации метиламмония, формамидиния и цезия. Профессор Михаэль Салиба, первооткрыватель этого «золотого стандарта», поясняет, что именно эти материалы обеспечивают идеальный баланс между высокой эффективностью и стабильностью, а их структура позволяет гибко настраивать свойства через минимальные модификации.

Слабым местом любой перовскитной ячейки являются границы зёрен — микроскопические стыки между кристаллами материала. Они подобны швам между плитками мощения: необходимы для целостности конструкции, но первыми разрушаются под действием тепла, света и влаги. Как отмечает соавтор исследования Вэйвэй Цзо, стабилизация именно этих участков является ключом к защите всего элемента.

Для решения задачи исследователи внедрили в границы зёрен особые светочувствительные молекулы, способные менять свою форму в ответ на освещение. Это позволило создать динамический буфер, снимающий внутреннее напряжение в материале. Испытания в условиях, имитирующих реальные нагрузки (перепады температур от −40 до +85 °C и ультрафиолет), подтвердили эффективность метода: даже после 600 циклов и двух часов нагрева при 65 °C ячейки сохранили более 95% исходной производительности с КПД около 27%.

Разработанный подход знаменует собой важный шаг к тому, чтобы сделать перовскиты реальной альтернативой кремнию в солнечной энергетике. «Незначительные корректировки, дающие крупный эффект», как их называют учёные, позволили одновременно повысить эксплуатационную стабильность и сохранить конкурентоспособную мощность устройств, приблизив технологию к выходу из лабораторий на массовый рынок.