Чтобы решить эту проблему, команда исследователей во главе с профессором Такаши Минемото, сотрудником Академии перспективных исследований Рицумейкан из Колледжа науки и инженерии Университета Рицумейкан, Япония, вместе с доктором Абдурашидом Мавлоновым из Исследовательской организации науки и техники Университета Рицумейкан и доктором Акинобу Хаякавой из Sekisui Chemical Co., Ltd., недавно провела новаторское исследование по изучению долговечности этих модулей PSC в суровых условиях окружающей среды. Это исследование было доступно онлайн 17 декабря 2024 года и опубликовано в томе 286 журнала Solar Energy 15 января 2025 года.

Объясняя мотивацию этого исследования, проф. Минемото говорит: "Перовскитовые солнечные элементы выделяются как особенно перспективные благодаря низкотемпературному процессу нанесения мокрого покрытия и совместимости с гибкими подложками, что открывает уникальные возможности для солнечной промышленности. Однако стабильность перовскита невелика по сравнению с обычным материалом, которая может быть улучшена с помощью таких процессов изготовления, как инкапсуляция барьерными пленками."

Для анализа долговечности гибких модулей PSC исследовательская группа использовала модули PSC, изготовленные из иодида свинца метиламмония (mapbi₃), которые были инкапсулированы в полиэтилентерефталатную подложку, имеющую барьерные пленки с различной скоростью пропускания водяного пара (WVTR). Модули PSC были подвергнуты испытанию на влажное нагревание, в ходе которого модули подвергались воздействию температуры 85°C и относительной влажности 85%. Таким образом, условия были созданы для имитации реальных условий на открытом воздухе в течение длительного времени.

После 2000 часов воздействия были зарегистрированы фотоэлектрические характеристики модулей, и ухудшение состояния модулей было подтверждено с помощью характеристик тока, напряжения, спектрального коэффициента отражения и электролюминесценции.

Исследователи обнаружили, что высокая влажность привела к разложению слоя mapbi₃ на йодид свинца, блокируя перенос заряда между слоями. Это ухудшение качества привело к значительному снижению эффективности модулей PSC, что подчеркивает пагубное воздействие влаги на производительность PSC.

Кроме того, результаты показали, что качество барьерной пленки играет решающую роль в стабильности модуля. Примечательно, что модуль с самым низким барьером WVTR, составляющим 5,0 × 10-3 г/м2/день, сохранил 84% своей эффективности преобразования энергии. Однако модули с более высоким коэффициентом полезного действия испытывали быструю деградацию, переставая функционировать всего через 1000 часов.

"Наше исследование является первым, в котором сообщается о долговечности инкапсулированных гибких модулей PSC на базе MAPbI ₃. При рассмотрении применения солнечной энергии для стен и крыш с ограничениями по весу или для мобильных платформ гибкие PSCs являются отличной альтернативой традиционным кремниевым панелям. Выводы из нашего исследования могли бы помочь промышленным предприятиям оптимизировать эти модули для получения высокостабильных и долговечных конструкций", - объясняет проф. Минемото.

Это исследование подчеркивает важность барьерных пленок для поддержания долгосрочной долговечности гибких модулей PSC, что революционизирует фотоэлектрическую промышленность. Кроме того, предлагая производство энергии в нескольких местах, эти инновации могут помочь снизить нагрузку на электросети. Кроме того, повышение долговечности модулей PSC могло бы также расширить использование возобновляемых источников энергии, поскольку это позволило бы внедрять модули PSC в различных средах, ускоряя тем самым глобальный переход к более чистой энергетике и устойчивому будущему.