Недавние исследования австралийских ученых открывают передовые перспективы для солнечной энергии в космосе. Используя перовскитные солнечные элементы, поврежденные протонным излучением в низкой околоземной орбите, исследователи нашли уникальный метод полного восстановления эффективности этих элементов — отжиг в тепловом вакууме.
Однако ключевой роль в этом процессе принадлежит материалу для переноса дырок (HTM), который переносит положительные заряды, созданные фотонами, к электроду ячейки. Именно тщательное развитие HTM позволяет добиться удивительного результата.
Проект, проводимый совместно междисциплинарной группой ученых, представляет собой настоящую инновацию. Он объединяет спектроскопию теплового поглощения (TAS) и спектроскопию переходных процессов глубоких уровней (DLTS) для анализа дефектов в перовскитных солнечных элементах, облученных протонами, а затем восстановленных в термическом вакууме. Важным моментом в исследовании является использование ультратонких сапфировых подложек, которые оказываются не только радиационно-стойкими, но и оптически прозрачными, а также обладают высоким отношением мощности к весу, что делает их перспективными для будущих коммерческих приложений.
Солнечные элементы на основе перовскита уже считаются потенциальными кандидатами для использования в космических миссиях, благодаря своей низкой стоимости производства, высокой эффективности и способности противостоять радиационным воздействиям.
Однако ранее проведенные исследования над солнечными элементами с протонным облучением производились на толстых подложках, что ограничивало их применение в космосе. Теперь же применение ультратонких радиационно-стойких сапфировых подложек позволило исследователям добиться значительных результатов.
Ученые обнаружили, что тип ячеек с популярным HTM и популярной легирующей примесью более подвержен радиационным повреждениям, чем их конкуренты. Исследования позволили выявить диффузию фтора из литиевой примеси, которая создавала дефекты на поверхности перовскитного фотопоглотителя. Такие дефекты, со временем, могут привести к деградации клеток и снижению их эффективности.
Однако с помощью термообработки в вакууме, исследователи смогли обратить деградацию и восстановить эффективность радиационно-стойких солнечных элементов. Это открыло новые перспективы для использования этих клеток в будущих космических миссиях.
Этот инновационный подход, позволяющий полностью восстанавливать поврежденные перовскитные солнечные элементы, ставит перед научным сообществом увлекательные задачи в разработке недорогих и эффективных солнечных решений для будущих космических приложений. Исследование представляет собой значимый шаг вперед в поиске ресурсосберегающих и стойких к радиации солнечных технологий для использования за пределами Земли.
