Гибкие перовскитные солнечные модули стали эффективнее и стабильнее благодаря кислотной обработке

Гибкие перовскитные солнечные модули (f-PSM) считаются перспективной технологией для возобновляемой энергетики, но их широкому внедрению мешают проблемы с долговременной стабильностью и высокой стоимостью материалов.

Плёнки из углеродных нанотрубок на различных подложках. Автор: IMR

Совместная исследовательская группа из Института исследований металлов Китайской академии наук и Чжэнчжоуского университета представила прорывное решение. Как сообщается в журнале Joule, учёные добились эффективности преобразования энергии (PCE) более 20% в гибких модулях, способных выдерживать различные внешние воздействия.

Ключом к успеху стало использование однослойных углеродных нанотрубок (SWCNT) в качестве прозрачных электродов. Эти плёнки обладают отличной гидрофобностью, что защищает устройство от деградации под воздействием влаги, а также высокой гибкостью и доступной стоимостью.

Особый прорыв связан с обработкой сети нанотрубок серной кислотой (H₂SO₄). Исследователи обнаружили, что кислота не только повышает проводимость плёнок SWCNT, но и взаимодействует с оксидом никеля (NiOx), образуя компактный слой NiSO₄–NiOx. Этот слой улучшает перенос заряда между перовскитом и материалом для транспорта дырок.

Благодаря этому подходу удалось создать перовскитные солнечные элементы (PSC) без использования дорогостоящего оксида индия-олова (ITO) с эффективностью более 24%. Гибкие версии таких элементов показали результат около 23%. Устройства сохранили более 95% своей исходной эффективности после месяца испытаний в условиях высокой температуры, влажности и непрерывного солнечного облучения.

Исследователи также продемонстрировали, что их простой и масштабируемый метод производства позволяет создавать гибкие модульные устройства без ITO с эффективностью выше 20%, повышенной стабильностью и гибкостью. Более того, плёнки SWCNT можно производить в метровом масштабе с помощью непрерывного рулонного процесса, что открывает путь к промышленному выпуску таких модулей.

Эти результаты подчёркивают потенциал углеродных нанотрубок, обработанных обычными кислотными методами, для создания стабильных, эффективных и недорогих гибких солнечных панелей, которые могут интегрироваться в здания и инфраструктуру для локальной генерации энергии.

Дополнительная информация: Цзин Чжан и др., Integrating SWCNT to bridge the stability divide in scalable and manufacturable flexible perovskite solar modules, Joule (2025). DOI: 10.1016/j.joule.2025.102225

Источник: Chinese Academy of Sciences