Les scientifiques de Skoltech, RAS IPCP, MSU et UFU ont examiné l'application de l'énergie photovoltaïque émergente dans les engins spatiaux et les satellites et ont exploré la stabilité aux rayonnements des cellules solaires à pérovskite en ce qui concerne l'exposition aux rayons gamma. Les résultats de cette étude ont été publiés dans le Journal des lettres de chimie physique .

Les cellules solaires à pérovskite représentent une technologie photovoltaïque (PV) émergente très prometteuse. Depuis le développement des premières cellules solaires à base d'halogénures de plomb complexes à structure pérovskite en 2009, leur efficacité de conversion de puissance (PCE) est passée de 3,8 % à environ 24 %. Ce progrès est sans précédent dans la technologie PV. Les cellules solaires à pérovskite sont considérées comme l'avenir de la technologie photovoltaïque, et un remplacement probable des coûteux panneaux solaires à base de silicium. En plus du faible coût de fabrication, les cellules solaires à pérovskite sont beaucoup plus légères que les cellules solaires traditionnelles, ce qui les rend attractifs pour les applications spatiales.

L'équipe de recherche dirigée par le professeur Pavel Troshin a été parmi les premiers groupes à explorer les applications potentielles des cellules solaires à pérovskite dans les satellites et les engins spatiaux. Doctorat Skoltech l'étudiante Aleksandra Boldyreva explique le principal résultat de son travail :« Les cellules solaires dans l'espace doivent résister non seulement à un rayonnement solaire intense, mais doit également être tolérant à des doses élevées de rayons gamma pour obtenir un fonctionnement stable pendant des années. Dans notre travail, nous avons étudié un halogénure de plomb complexe Cs 0,15 MA 0,10 FA 0,75 Pb(Br 0,17 je 0,83 ) 3 avec un réseau cristallin de pérovskite. elle est connue dans la littérature sous le nom de pérovskite à triple cation, et considéré comme le plus stable au sein de cette famille de matériaux.

"Les couches minces de pérovskite et les cellules solaires ont été exposées à des rayons gamma à des doses allant jusqu'à 5000 Gy. Les cellules solaires semblaient plutôt stables lorsqu'elles étaient exposées à 300 Gy de rayons g, mais des doses plus élevées ont entraîné une décroissance rapide de la densité de courant de court-circuit ( J sc ) et l'efficacité de conversion de puissance des appareils. En utilisant un ensemble de techniques analytiques complémentaires, nous avons révélé que la principale raison de la dégradation du dispositif est liée à la ségrégation de phase aux halogénures induite par les rayons gamma. En d'autres termes, je ^- et Br ^- les ions quittent le réseau d'un cristal mixte et tendent à former des domaines amorphes ou cristallins séparés enrichis en brome ou en iode. L'effet inhabituel de la ségrégation de phase aux halogénures induite par les rayons gamma a été révélé par notre groupe pour la première fois."

Résumer, Les scientifiques de Skoltech ont découvert que les pérovskites à triple cation halogénure mixte actuelles ne conviennent pas aux applications spatiales. De nouveaux types de matériaux avec une stabilité améliorée sont nécessaires, qui est actuellement l'un des principaux objectifs du groupe de recherche du professeur Troshin.