Новое исследование показывает, что синтетическая молекула CPMAC, разработанная на основе бакминстерфуллерена (C60), значительно повышает энергоэффективность и долговечность перовскитных солнечных элементов. Образуя более прочные ионные связи с перовскитным материалом, CPMAC улучшает электронные свойства элементов и минимизирует механическую деградацию.

Молекула, названная CPMAC, была разработана в рамках международного сотрудничества, включавшего исследователей из Университета науки и технологий короля Абдаллы (KAUST).

CPMAC — это ионная соль, синтезированная из бакминстерфуллерена, черного материала на основе углерода, состоящего из 60 атомов, обычно называемого C60. Хотя C60 помог перовскитным солнечным элементам достичь рекордной энергоэффективности, он также создает проблемы, ограничивая общую производительность элементов и долгосрочную стабильность. Чтобы преодолеть эти ограничения, ученые исследовали альтернативные материалы, что привело к разработке CPMAC.

«Более десяти лет C60 является неотъемлемым компонентом в разработке перовскитных солнечных элементов. Однако слабые взаимодействия на границе перовскита/C60 приводят к механической деградации, которая ставит под угрозу долгосрочную стабильность солнечных элементов. Чтобы устранить это ограничение, мы разработали ионную соль, полученную из C60, CPMAC, для значительного повышения стабильности перовскитных солнечных элементов», — объяснил профессор Осман Бакр, исполнительный преподаватель Центра передового опыта в области возобновляемой энергии и устойчивых технологий KAUST (CREST).

Химия CPMAC улучшила электронные свойства солнечных элементов. Элементы с CPMAC имели эффективность преобразования энергии (стандартный показатель, используемый для оценки энергоэффективности солнечных элементов), которая была на 0,6% выше, чем у солнечных элементов, созданных с использованием C60. Если средняя электростанция вырабатывает 1 гигаватт электроэнергии, то разницы менее 1% все равно будет достаточно для обеспечения электроэнергией 5000 дополнительных домов.

«Когда мы имеем дело с масштабами типичной электростанции, дополнительная электроэнергия, вырабатываемая даже за счет доли процента, весьма существенна», — сказал Хунвэй Чжу, научный сотрудник KAUST, который также принимал участие в исследовании.