Тонкая полимерная пленка позволила перовскитным солнечным элементам сохранить 98% эффективности после года работы

Ученые из Сколтеха (институт входит в группу ВЭБ.РФ) и ООО «ИНСКАН» создали покрытие из полимера парилена, которое предотвращает разрушение перовскитных материалов. Парилен авторы выбрали потому, что он прочен и при этом практически не взаимодействует с другими веществами, в том числе с водой и кислородом. Кроме того, этот полимер можно легко осадить на любую поверхность при комнатной температуре в виде тончайшей пленки.

В своей работе исследователи сравнили четыре разновидности парилена: парилен-N, который, кроме углерода и водорода, не содержит дополнительных элементов; парилен-C, содержащий один атом хлора; парилен-D, несущий два атома хлора, и парилен-F — соединение с фтором.

Ученые нанесли тонкие пленки исследуемых полимеров на солнечные элементы, после чего испытали устойчивость образцов к яркому свету, нагреву до 85°С и высокой влажности. Оказалось, что парилены, содержащие хлор, отлично защищают устройство от воды, но инициируют диффузию ионов серебра, используемого в качестве токосъемника. Это приводит к тому, что устройство вовсе перестает преобразовывать энергию солнечного света в электричество. Парилен, содержащий фтор, оказался максимально устойчив к ультрафиолету, но плохо защищал перовскитный материал от влаги.

Наилучшие свойства показал образец, покрытый париленом-N (без дополнительных элементов). Этот полимер эффективно защитил солнечный элемент от всех негативных воздействий. Солнечные элементы с покрытием из парилена-N сохранили 98% своей первоначальной эффективности после 10 000 часов (больше года) работы. Для сравнения, незащищенные элементы переставали работать уже через 600 часов (25 дней).