В университете София (Япония) с помощью 2-ABZ достигнуто сохранение 84,94% начальной эффективности оловянных перовскитных солнечных элементов через 100 дней

Репортаж от Wedoany，Исследователи из японского университета София (Sophia University) и Национального института материаловедения (National Institute for Materials Science, NIMS) ввели 2-аминобензотиазол (2-ABZ) в квазидвумерные (q-2D) оловянные перовскитные солнечные элементы Руддлсдена-Поппера (SnPSC), чтобы подавить окисление олова, которое долгое время негативно влияло на эффективность и срок службы таких устройств. По словам исследовательской группы, такая стратегия с использованием добавок позволяет одновременно повысить фотоэлектрические характеристики элементов и продлить срок службы устройств, что может способствовать коммерциализации бессвинцовых перовскитных солнечных элементов.

2-ABZ — это гетероатомная молекула, содержащая азот, углерод, серу и водород. Исследовательская группа поясняет, что многие пассивирующие добавки направлены только на один механизм деградации, тогда как 2-ABZ одновременно выполняет несколько взаимодополняющих функций в процессе формирования перовскитной пленки и работы устройства: регулирует рост кристаллов, снижает образование ловушечных состояний, предотвращает миграцию ионов, подавляет окисление олова и улучшает выравнивание энергетических уровней на границах раздела, охватывая тем самым множество внутренних уязвимых мест, которые долгое время ограничивали повышение эффективности SnPSC.

Профессор Юко Такеока, руководитель проекта на кафедре материаловедения и биологических наук факультета науки и технологий университета София, отмечает, что накопление 2-ABZ на границах раздела имеет решающее значение для уменьшения скрытых дефектов в перовскитном слое. Это вещество способствует образованию плотных центров зарождения кристаллов у нижней части пленки, что приводит к формированию высококачественной и стабильной перовскитной пленки.

Эти эффекты в конечном итоге проявились в результатах долгосрочных испытаний. Неинкапсулированные солнечные элементы с добавлением 2-ABZ сохранили 84,94% начальной эффективности после 100 дней хранения, тогда как устройства без обработки сохранили лишь 48,95%. При непрерывной работе под имитируемым солнечным светом обработанные устройства сохранили почти 89% исходных характеристик после 10 часов, в то время как контрольные устройства быстро деградировали в течение одного часа. Анализ поверхности показал, что 2-ABZ подавляет окисление Sn²⁺ до Sn⁴⁺, которое является основным путем деградации оловянных перовскитов. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия также показала значительное уменьшение окисленных иодидных частиц, а времяпролетная масс-спектрометрия вторичных ионов подтвердила значительное подавление миграции иодидов.

С практической точки зрения, установка кремниевых солнечных элементов требует обширных плоских земельных участков, тогда как перовскитные солнечные элементы (PSC) легкие, гибкие и могут иметь контролируемую форму, что делает их перспективной технологией следующего поколения в фотовольтаике. Повышение эффективности и срока службы имеет решающее значение для коммерческой жизнеспособности таких элементов. Такеока отмечает, что полученные результаты открывают практический путь к разработке более безопасных бессвинцовых солнечных элементов, а также могут расширить сферу применения фотоэлектрических элементов.

Результаты этого исследования были опубликованы 15 июня 2026 года в журнале Solar RRL, том 10, выпуск 11.