Исследователи из Университета Або Академи в Финляндии и Института нанотехнологий и нанобионики в Китае создали солнечные батареи, которые не только демонстрируют высокую эффективность, но и сохраняют работоспособность в течение 16 лет. Разработка описана в научной статье в журнале Nature.
По словам ученых, в ходе экспериментов органические солнечные панели с инвертированной структурой площадью в один квадратный сантиметр достигли рекордной эффективности свыше 18%. Еще более впечатляющим достижением стал их срок службы: батареи могут непрерывно работать под белым светом на протяжении 24 700 часов, что эквивалентно почти 16 годам использования.
До сих пор исследователи сталкивались с проблемой быстрой деградации материалов на органических солнечных панелях, несмотря на высокую эффективность их работы. Открытие финских и китайских ученых помогло решить эту проблему, открыв путь к массовому производству долговечных органических солнечных батарей.
Команда выявила серьезную проблему в функционировании органических солнечных элементов с инвертированной структурой: нижний контактный слой батарей, часто изготавливаемый из оксидов металлов, таких как оксид цинка, создает узкую область рекомбинации.
Рекомбинация в солнечных батареях — это процесс, при котором электрон, активированный светом, «возвращается» обратно в свое первоначальное состояние, вместо того чтобы стать частью электрического тока. Рекомбинация приводит к потере фототока, снижая общую эффективность элемента.
Чтобы решить эту проблему, исследователи нанесли на нижний контакт тонкий слой нитрата оксида кремния, обработанного растворителем (SiOxNy). Этот пассивирующий слой устранил область рекомбинации, значительно повысив эффективность и стабильность устройств.
По словам исследователей, это достижение может стать важным шагом на пути к переходу на экологически чистую энергетику. Новые панели позволят снизить зависимость от ископаемых ресурсов, сократить выбросы углекислого газа и обеспечить электроэнергией удаленные регионы.
