Перовскиты считаются одним из главных кандидатов на замену или дополнение кремнию в солнечной энергетике. В отличие от кремниевых элементов, их можно наносить тонким слоем на большие поверхности, в том числе печатным способом, что потенциально делает производство дешевле, а сами панели — легче и гибче. Однако при увеличении размера модулей эффективность перовскита снижается, а материал быстрее деградирует под воздействием влаги, жары и солнечного излучения.

Одна из причин потерь — мельчайшие дефекты на поверхности перовскитного слоя. Исследователи Нанкинского университета и их коллеги из Канады разработали для них новое защитное покрытие. По мере формирования перовскита йодсодержащая соль естественным образом концентрируется на его поверхности, после чего на эту поверхность наносят дополнительный слой из карбоксилатов свинца. Это покрытие образует устойчивые химические связи с материалом и более равномерно закрывает дефекты на больших поверхностях.

В результате панели лучше сохраняют электрические характеристики и становятся устойчивее к внешним воздействиям.

После 1300 часов лабораторных испытаний при температуре 85°C и влажности 85% панели с новым покрытием потеряли всего 2% первоначальной эффективности, тогда как элементы с традиционной защитой — 39%. В другом испытании панели практически не потеряли эффективность после 300 циклов нагрева и охлаждения от −40 до 85°C.

Исследователи проверили технологию и за пределами лаборатории. На солнечной электростанции они установили перовскитную систему мощностью 1 МВт рядом с кремниевой установкой мощностью 3,5 МВт и сравнили их работу в течение трех месяцев. При одинаковой установленной мощности перовскитная система стабильно производила больше электроэнергии: в марте преимущество составило 3,42%, в апреле — 3,79%, а в мае — 5,81%.

Солнечная энергетика уже стала крупнейшим источником новых генерирующих мощностей в мире. В прошлом году она обеспечила более 8% мировой выработки электроэнергии, при этом 80% производственных мощностей солнечных панелей сосредоточено в Китае. Почти все существующие панели используют кремний, производство которого требует энергоемкой очистки и обработки, а сами модули получаются тяжелыми и жесткими.

Новое покрытие позволяет одновременно решить три проблемы крупных перовскитных модулей — эффективность, долговечность и пригодность к промышленному производству. Пока остается открытым вопрос, удастся ли воспроизвести такие показатели на более масштабных производственных линиях и сохранить их в течение десятилетий. Если да, перовскитная технология сможет приблизиться к коммерческой конкуренции с кремниевыми панелями.