Изследователски екип, ръководен от академик Li Yongfang и професор Meng Lei от Института по химия на Китайската академия на науките, постигна световен рекорд от 28,04% сертифицирана стабилна ефективност на преобразуване на енергия в перовскитно-органични тандемни слънчеви клетки. Пробивът, публикуван в Nature на 13 юли, представлява значителен напредък към практическото приложение на фотоволтаичната технология от следващо поколение.
Ключовата иновация е стратегия за пълнофазова регулация, използваща фотоконвертируема добавъчна молекула, наречена TDB. По време на етапа на образуване на кристализационен филм, TDB молекулите взаимодействат с множество прекурсори на перовскит, за да създадат по-равномерно разпределение на бром-йод в перовскитния филм с широка лента. По време на работа под светлина, TDB молекулите, концентрирани в границите на зърната, се активират фотоактивно и се трансформират в нова молекулярна структура TAB, която се свързва по-силно с перовскитната повърхност, ефективно потискайки образуването на свързани с йод дефекти.
Този двуетапен подход разрешава дългогодишно предизвикателство в перовскитните материали с широка лента: разделяне на фазите, което се случва както по време на производство, така и при работни условия, причинявайки бързо влошаване на производителността. Екипът описва технологията като трансформираща перовскит от страхлив от светлина към овладяващ светлината чрез контролиране на разпределението на халида от източника през целия оперативен жизнен цикъл.
Тандемното устройство съчетава оптимизирана широколентова перовскитна предна клетка с теснолентова органична задна клетка, постигайки 28,80% пикова ефективност и 28,04% сертифицирана ефективност в стационарно състояние. Критично, устройството запази 90% от първоначалната ефективност след 625 часа непрекъснато накисване в светлина, демонстрирайки добра работна стабилност. Това представлява значително подобрение спрямо предишния рекорд от 26,4%, обявен през 2024 г.
Перовскитно-органични тандемни клетки се считат за обещаваща фотоволтаична технология от следващо поколение, тъй като те могат да бъдат произведени чрез обработка на разтвора, печат от ролка до ролка и покритие със слот матрица на ниска цена, позволявайки леки, гъвкави и тънки устройства, подходящи за интегрирани в сгради фотоволтаици, преносима енергия, носими устройства, дронове и космически приложения. Тандемната архитектура съчетава допълващото се спектрално поглъщане на широколентовия перовскит и теснолентовите органични материали за превъзходно използване на слънчевата светлина.
Li Yongfang отбеляза, че технологията не само обслужва наземни приложения, включително строителство, транспорт и носими устройства, но също така има потенциал да осигури надеждна космическа мощност за мисии за изследване на дълбокия космос, като се има предвид лекото тегло на устройствата и високите специфични мощностни характеристики. Сега изследователският екип преследва допълнителни подобрения на ефективността и мащабирани производствени процеси.