"Наши результаты открывают новые возможности для разработки эффективных и стабильных солнечных элементов. Кроме того, они дают новое представление о том, как работает легирование органических полупроводников", - говорит Фэн Гао, профессор кафедры физики, химии и биологии (IFM) Университета Линчепинга.

Перовскиты - это кристаллические материалы с огромным потенциалом для решения проблемы нехватки энергии в мире. Они дешевы в изготовлении, обладают высокой эффективностью и малым весом. Однако перовскитовые солнечные элементы могут быстро разрушаться, и пока не удалось создать высокоэффективные солнечные элементы на основе перовскита с требуемой стабильностью.

"Похоже, что в солнечных элементах на основе перовскита существует компромисс между высокой эффективностью и стабильностью. Высокоэффективные перовскитные солнечные элементы, как правило, демонстрируют низкую стабильность, и наоборот", - говорит Тянкай Чжан, постдок IFM и один из главных авторов статьи, опубликованной в Наука.

Когда солнечная энергия преобразуется в электричество в солнечных элементах на основе перовскита, обычно требуется один или несколько слоев переноса заряда. Они лежат непосредственно рядом со слоем перовскита в солнечном элементе. Органические слои переноса заряда часто нуждаются во вспомогательных молекулах, чтобы функционировать по назначению. Материал описывается как "легированный".

Один легированный транспортный слой, называемый Spiro-OMeTAD, является эталоном в перовскитных солнечных элементах и обеспечивает рекордную эффективность преобразования энергии. Но нынешний метод, используемый для легирования Спиро-Ометада, является медленным и вызывает проблемы со стабильностью перовскитных солнечных элементов.

"Теперь нам удалось устранить компромисс, который препятствовал развитию, используя новую допинговую стратегию для Спиро-Ометада. Это позволяет нам получать как высокую эффективность, так и хорошую стабильность", - говорит Тянькай Чжан.

Другой главный автор статьи, Фэн Ван, является младшим преподавателем IFM. Он указывает, что солнечные элементы на основе перовскита могут использоваться многими способами и иметь множество областей применения.

"Одним из преимуществ использования перовскитов является то, что изготовленные солнечные элементы тонкие, а это значит, что они легкие и гибкие. Они также могут быть полупрозрачными. Можно было бы, например, наносить солнечные элементы на основе перовскита на большие окна или фасады зданий. Солнечные элементы на основе кремния слишком тяжелы для использования таким образом", - говорит Фэн Ван.

Исследование финансировалось Шведским исследовательским советом, стартовым грантом ERC, Фондом Кнута и Алисы Валленбергов и AFM (областью стратегических исследований правительства Швеции в области материаловедения по функциональным материалам) в Университете Линчепинга. Фэн Гао также является стипендиатом Академии Валленберга.