Работа была выполнена в сотрудничестве с учеными из Университета Толедо, Университета Колорадо-Боулдер и Калифорнийского университета в Сан-Диего.

Уникальная архитектурная конструкция позволила исследователям зафиксировать сертифицированную стабилизированную эффективность в 24% при освещении 1 солнцем, что делает ее самой высокой в своем роде. Высокоэффективный элемент также сохранил 87% своей первоначальной эффективности после 2400 часов работы при температуре 55 градусов Цельсия.

Статья "Поверхностная реакция для эффективных и стабильных инвертированных перовскитных солнечных элементов" появляется в журнале Природа. Авторами из NREL являются Ци Цзян, Цзиньхуэй Тонг, Росс Кернер, Шон Данфилд, Чжуаньсяо Сяо, Ребекка Шейдт, Дариус Кучяускас, Мэтью Хаутцингер, Роберт Тирават, Мэтью Бирд, Джозеф Берри, Брайон Ларсон и Кай Чжу.

Перовскит, который относится к кристаллической структуре, появился в последнее десятилетие как впечатляющее средство для эффективного улавливания солнечного света и преобразования его в электричество. Исследования перовскитных солнечных элементов были в значительной степени сосредоточены на том, как повысить их стабильность.

"Некоторые люди могут продемонстрировать перовскиты с высокой стабильностью, но эффективность ниже", - сказал Чжу, старший научный сотрудник Центра химии и нанонауки NREL. "Вы должны обладать высокой эффективностью и высокой стабильностью одновременно. Это непросто".

Исследователи использовали перевернутую архитектуру, а не "обычную" архитектуру, которая на сегодняшний день показала самую высокую эффективность. Разница между этими двумя типами определяется тем, как слои наносятся на стеклянную подложку. Перевернутая перовскитная архитектура известна своей высокой стабильностью и интеграцией в тандемные солнечные элементы. Команда, возглавляемая NREL, также добавила новую молекулу, 3- (аминометил) пиридин (3-APy), на поверхность перовскита. Молекула вступила в реакцию с формамидинием внутри перовскита, создав электрическое поле на поверхности слоя перовскита.

"Это внезапно дало нам огромный толчок не только к эффективности, но и к стабильности", - сказал Чжу.

Ученые сообщили, что технология реактивной поверхности 3-APy может повысить эффективность инвертированной ячейки с менее чем 23% до более чем 25%. Они также отметили, что технология реактивной поверхности выделяется как эффективный подход к значительному повышению производительности инвертированных ячеек "до новых современных уровней эффективности и эксплуатационной надежности".

Финансирование исследований, проведенных в NREL, поступило от Центра гибридных органо-неорганических полупроводников для энергетики (CHOISE), исследовательского центра энергетических рубежей при Управлении фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США, а также от Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики США.

NREL является основной национальной лабораторией Министерства энергетики США по исследованиям и разработкам в области возобновляемых источников энергии и энергоэффективности. NREL управляется для департамента энергетики компанией Alliance for Sustainable Energy, LLC.