Wetenschappers van Skoltech, IPCP-RAS, MSU en UFU hebben de toepassing van opkomende fotovoltaïsche energie in ruimtevaartuigen en satellieten overwogen en de stralingsstabiliteit van perovskiet-zonnecellen onderzocht met betrekking tot blootstelling aan gammastraling. De resultaten van deze studie zijn gepubliceerd in de Journal of Physical Chemistry Letters .

Perovskiet-zonnecellen vertegenwoordigen een veelbelovende opkomende fotovoltaïsche (PV) technologie. Sinds de ontwikkeling van de eerste zonnecellen op basis van complexe loodhalogeniden met perovskietstructuur in 2009, hun stroomconversie-efficiëntie (PCE) is gestegen van 3,8 procent tot ongeveer 24 procent. Deze vooruitgang is ongekend in PV-technologie. Perovskiet-zonnecellen worden beschouwd als de toekomst van fotovoltaïsche technologie, en een waarschijnlijke vervanging voor dure Si-gebaseerde zonnepanelen. Naast lage fabricagekosten, perovskiet-zonnecellen zijn veel lichter dan traditionele zonnecellen, wat ze aantrekkelijk maakt voor ruimtetoepassingen.

Het onderzoeksteam onder leiding van prof. Pavel Troshin was een van de eerste groepen die mogelijke toepassingen van perovskiet-zonnecellen in satellieten en ruimtevaartuigen onderzocht. Skoltech Ph.D. student Aleksandra Boldyreva legt het belangrijkste resultaat van haar werk uit:"Zonnecellen in de ruimte moeten niet alleen bestand zijn tegen zware zonnestraling, maar moet ook bestand zijn tegen hoge doses gammastraling om jarenlang stabiel te werken. In ons werk, we hebben een complex loodhalogenide Cs . onderzocht _0,15 MA _0,10 FA _0,75 Pb(Br _0,17 l _0,83 ) ₃ met een perovskiet kristalrooster. het is in de literatuur bekend als perovskiet met drie kationen, en beschouwd als de meest stabiele binnen deze familie van materialen.

"De dunne films en zonnecellen van perovskiet werden blootgesteld aan gammastraling in doses die opliepen tot 5000 Gy. De zonnecellen leken vrij stabiel bij blootstelling aan 300 Gy g-stralen, maar hogere doses resulteerden in een snel verval van de kortsluitstroomdichtheid ( J _sc ) en de efficiëntie van de stroomconversie van de apparaten. Met behulp van een reeks complementaire analytische technieken, we hebben onthuld dat de belangrijkste reden voor degradatie van het apparaat verband houdt met de segregatie van de halidefase die wordt veroorzaakt door gammastralen. Met andere woorden, l ^- en Br ^- ionen verlaten het rooster van een gemengd kristal en hebben de neiging om afzonderlijke amorfe of kristallijne domeinen te vormen die verrijkt zijn met broom of jodium. Het ongebruikelijke effect van halide-fase-segregatie veroorzaakt door gammastraling werd voor het eerst door onze groep onthuld."

Samenvatten, Wetenschappers van Skoltech kwamen erachter dat de huidige gemengde halide triple kation perovskieten niet geschikt zijn voor toepassingen in de ruimte. Er zijn nieuwe soorten materialen met verbeterde stabiliteit nodig, dat is momenteel een van de hoofddoelen van de onderzoeksgroep van prof. Troshin.