Солнечная батарея — как сердце: если заставить её биться в неправильном ритме, она быстро устаёт. Обычно элементы проверяют, подавая обратное напряжение, но в реальной жизни тень от листа или птицы заставляет соседние ячейки пропускать через себя чужой ток. Авторы новой работы впервые детально изучили, что происходит, когда через перовскитный элемент гонят постоянный обратный ток.
Ключ к разгадке — прослойка между перовскитом и прозрачным электродом. С толстым полимерным слоем (PTAA) батарея держит высокое напряжение, но при токе, сравнимом с рабочим, сгорает мгновенно и навсегда. С тонкой фосфоновой прослойкой (MeO-2PACz) картина иная: деградация идёт мягко, постепенно, и после отдыха элемент почти полностью оживает. Чем дольше течёт ток, тем хуже — даже если суммарный заряд одинаковый.
Съёмка светящихся областей на элементе показала, что разрушение не связано с короткими замыканиями. Вместо этого на границе слоёв идут электрохимические реакции: ионы и заряды перестраивают материал, как соль разъедает металл. Это открытие подсказывает, как выбирать материалы для солнечных панелей, чтобы они переживали тени и неисправности без катастроф.
Перовскитные солнечные элементы названы в честь минерала перовскита, найденного в Уральских горах в 1839 году, — но в батареях используют синтетические материалы с похожей кристаллической решёткой.
В романе Кима Стэнли Робинсона «Аврора» герои полагаются на солнечные паруса и батареи, которые должны выдерживать многолетние перегрузки вдали от Солнца — проблема деградации под током там стала бы вопросом жизни и смерти.