Солнечные элементы для космоса укрепили двумя видами молекул и довели КПД до 26%

Исследователи Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана разработали метод молекулярного укрепления перовскитных солнечных элементов, который позволяет им сохранять работоспособность в условиях низкой околоземной орбиты. Элементы с КПД 26% удержали 84% первоначальной мощности после 16 циклов нагрева и охлаждения в диапазоне от минус 80 до плюс 80 градусов Цельсия. Стандартные перовскитные элементы при аналогичных испытаниях теряли эффективность значительно быстрее.

Команда под руководством доктора Эркана Айдина применила стратегию двойного усиления. Перовскитный слой насыщается альфа-липоевой кислотой, которая формирует полимерную сеть вдоль границ зерён материала и препятствует образованию микротрещин. Параллельно молекула DMSLA через сульфониевую группу закрепляет перовскит на электроде, предотвращая расслоение. Два механизма работают совместно, компенсируя разницу в коэффициентах теплового расширения между слоями элемента.

На низкой околоземной орбите спутники проходят через границу света и тени каждые 90 минут, что создаёт постоянные термоциклические нагрузки. Именно первые циклы оказывают наиболее разрушительное воздействие на структуру элементов. Молекулярное усиление, по данным исследования, обеспечивает сохранение структурной целостности и после начальной фазы деградации.

Группа продолжает доработку технологии для применения в орбитальных спутниках, стратосферных летательных аппаратах и гибких фотоэлектрических модулях.

Источник: Interesting Engineering