Po daugiau nei 1,5 tūkst. valandų naudojimo pasiektas puikus 20,1 proc. galios konversijos efektyvumas (PCE), todėl tyrimo metu sukurti didelio našumo elementai gali atverti kelią platesniam šio atsinaujinančiosios energijos sprendimo naudojimui.
Perovskitiniai saulės elementai per pastarąjį dešimtmetį sulaukė didžiulio atgarsio dėl savo geresnių parametrų, palyginti su labiau paplitusia silicio alternatyva. Tačiau šiuo metu ši technologija nelaikoma komerciškai perspektyvia dėl jos nestabilumo ir riboto tarnavimo laiko, rašo iflscience.com.
Kaip rašo CNET, ekspertai teigia, kad šios dvi technologijos nėra vienodos ir neturėtų būti lyginamos. „Naujų saulės elementų bandymų rezultatų negalima lyginti su šiuo metu turimų komercinių skydų efektyvumu, ypač kai naudojamos labai skirtingos technologijos“, – sakė Chuckas Kutscheris, Jungtinių Tautų tvaraus vystymosi sprendimų tinklo nulinės anglies dioksido emisijos veiksmų plano autorius.
Siekdami įveikti šią kliūtį, tyrimo autoriai ėmėsi kurti priemones, kaip chemiškai pakeisti perovskitinių elementų paviršių, kad būtų pašalinti defektai ir padidintas patvarumas bei efektyvumas – šis procesas vadinamas pasyvavimu.
Tyrimo autorius Yen-Hung Lin, komentuodamas komandos motyvaciją, paaiškino, kad „per pastarąjį dešimtmetį įvairių formų pasyvacija buvo labai svarbi gerinant perovskitinių saulės elementų efektyvumą“.
„Tačiau pasyvacijos būdai, kuriais pasiekiamas didžiausias efektyvumas, dažnai iš esmės nepagerina ilgalaikio veikimo stabilumo.“
Prieštaraudami šiai tendencijai, mokslininkai nustatė, kad perovskitinių elementų paviršių apdorojimas specifiniais cheminių medžiagų deriniais, vadinamais aminosilanais, labai pagerino jų efektyvumą ir ilgaamžiškumą.
Apskritai, jiems pavyko padidinti fotoliuminescencijos elementų kvantinį našumą, kuris reiškia medžiagos gebėjimą sugertą šviesą paversti išspinduliuojama energija, net 60 kartų.
Be to, veikimo stabilumas išliko aukštas ir po daugiau nei 1,5 tūkst. valandų standartinių bandymų, atliktų viso spektro saulės šviesoje: pasibaigus tokiam ilgam tyrimui PCE išliko 95 proc. pradinės vertės.
Vertinant absoliučiais skaičiais, geriausiai veikiantys elementai šių bandymų metu pasiekė 20,1 proc. PCE – tai geriausias kada nors praneštas perovskitinių elementų rodiklis.
Paprasčiau tariant, tai reiškia, kad šie elementai sugebėjo paversti itin didelę dalį gautos saulės šviesos elektra, surinkdami ir apdorodami plataus elektromagnetinio spektro bangų ilgio spindulius.
„Konstrukcija leidžia maksimaliai išnaudoti saulės spektrą, nes kiekvienas sluoksnis sugeria skirtingas saulės šviesos dalis, todėl bendras efektyvumas yra didesnis“, – sakė Y. H. Lin.
Šie išskirtiniai rezultatai buvo pasiekti naudojant du skirtingus 0,25 ir vieno kvadratinio centimetro dydžio elementus.
Mokslininkų teigimu, šis laimėjimas dabar galėtų palengvinti stabilių, patvarių ir efektyvių perovskitinių saulės elementų gamybą dideliu mastu.
Tyrimas paskelbtas žurnale „Science“.
