Перовскитные солнечные элементы показывают высокую эффективность на малой площади, но масштабирование до полноразмерного модуля остаётся узким местом технологии. 12 августа 2026 года в журнале Nature (DOI: 10.1038/s41586-026-10994-7) вышла работа о пассивации дефектов карбоксилатами свинца. Авторы получили сертифицированный КПД 24,0% на апертурной площади 810 см² и 22,0% на общей площади модуля 0,72 м².
Проблема масштабирования: почему эффективность падает с размером
Небольшие перовскитные элементы уже преодолели рубеж 25%, но при переходе к большим модулям эффективность обычно падает. Одна из причин — неоднородность тонкой плёнки и распределения пассиватора на большой площади. Дефекты поверхности и границ зёрен становятся «ловушками» для носителей заряда, усиливают безызлучательную рекомбинацию и снижают напряжение и КПД.
Что такое пассивация и зачем нужны карбоксилаты
Пассивация — это химическая обработка поверхности или объёма материала, цель которой заблокировать дефектные состояния, мешающие работе устройства. В перовскитах особенно проблематичны точечные дефекты и дефекты на зёрнах, которые выступают центрами безызлучательной рекомбинации: захватив носитель заряда, они «гасят» его, вместо того чтобы позволить ему пройти через устройство и сгенерировать ток.
Свинцовые карбоксилаты — соединения, в которых свинец связан с карбоксильными группами органических кислот — взаимодействуют с характерными типами дефектов перовскитной решётки, в частности с незанятыми узлами и висячими связями. Это химически нейтрализует ловушки и уменьшает неизлучательные потери. Принципиально, что здесь речь идёт о соединениях свинца как пассивирующем агенте, что не следует путать с усилиями по созданию бессвинцовых перовскитов — это совершенно отдельное направление исследований.
Переход к метровому формату: что было достигнуто
Авторы сформировали поверхность, обогащённую иодидом формамидиния, с помощью смеси растворителей с высоким давлением насыщенного пара, а затем обработали её диолеатом свинца. Для модуля с апертурной площадью 810 см² сертифицированный КПД составил 24,0%. У более крупного модуля общей площадью 0,72 м² сертифицированный КПД достиг 22,0%. Апертурная и общая площади — разные показатели, поэтому эти значения нельзя сравнивать без указания метода расчёта.
Авторы сообщают, что модули прошли набор испытаний надёжности IEC 61215. Это важный результат, но прохождение стандартизированных тестов не равно доказанному сроку службы в 25 лет: для оценки реальной эксплуатации нужны длительные полевые данные и наблюдение за серийными изделиями.
Контекст: где находится технология
Крупноформатный перовскитный модуль находится между исследовательской демонстрацией и промышленным продуктом. Нерешёнными остаются стоимость массового производства, герметизация, сбор и переработка содержащих свинец модулей, воспроизводимость партий и подтверждение долговечности в реальных условиях.
Читайте также: Первая орбитальная солнечная электростанция будет обеспечивать электроэнергией всю планету
Тем не менее переход от элементов площадью в несколько квадратных сантиметров к сертифицированным метровым модулям — это качественный шаг, который индустрия ждала. Пассивация дефектов химическими агентами при этом остаётся одним из немногих подходов, показавших совместимость с требованиями масштабного производства.