Պերովսկիտի հիմքով մեկ սարքը միաժամանակ համաշխարհային ռեկորդներ է սահմանել արևային էներգիայի փոխակերպման և լույսի արձակման ոլորտներում. արդյունք, որին նախկինում հաջողվել էր հասնել միայն թանկարժեք միաբյուրեղ գալիումի արսենիդի միջոցով:  Joule ամսագրում հրապարակված հետազոտությունը նկարագրում է մի դիոդ, որը փոխակերպում է արևի լույսը էլեկտրականության 26,7% օգտակար գործողության գործակցով (ՕԳԳ) և արձակում է լույս՝ մոտ 31% արտաքին քվանտային արդյունավետությամբ: Սա ապացուցում է, որ ֆոտովոլտային սարքերի և լուսադիոդների կառուցվածքի միջև վաղեմի հակասությունը ինժեներական խնդիր է, այլ ոչ թե հիմնարար ֆիզիկական սահմանափակում:

Երկու աշխարհների միավորումը 

Հետազոտությունն իրականացրել են Մայքլ ՄակԳիհին՝ Բոուլդերի Կոլորադոյի համալսարանից, և Ցզիսյան Սյուն՝ Չինաստանի Գիտության և տեխնոլոգիաների համալսարանից: Մետաղահալոգենային պերովսկիտները վաղուց խոստումնալից են թե՛ արևային մարտկոցների, թե՛ լուսադիոդների համար, սակայն այս երկու կիրառությունները սարքերի կառուցվածքին ներկայացնում են հակադիր պահանջներ: Արդյունավետ լուսադիոդներին անհրաժեշտ են պերովսկիտի բարակ, ընդհատվող շերտեր՝ մոտ 50 նանոմետր հաստությամբ, որպեսզի լույսը ցրվի դեպի դուրս, մինչդեռ արևային մարտկոցներին անհրաժեշտ են մոտ տասնվեց անգամ ավելի հաստ շերտեր՝ բավարար արևային ճառագայթում կլանելու համար: Սարքերը, որոնք փորձում էին համատեղել երկու հատկությունները, պատմականորեն ձախողվում էին երկու ուղղություններով էլ:

Թիմը լուծեց այս խնդիրը՝ մշակելով ալյումինի օքսիդի նանոմասնիկների (այսպես կոչված՝ e-Al₂O₃) ծակոտկեն, սպունգանման «կղզյակներ», որոնք ներդրված են պերովսկիտի շերտի մեջ: Ալյումինի օքսիդի նանոմասնիկների երկու խմբերին տրվել են հակադիր մակերևութային լիցքեր, ինչի շնորհիվ դրանք ինքնակազմավորվել են մի քանի միկրոմետր չափի կառուցվածքների մեջ: Քանի որ կղզյակները ծակոտկեն են, պերովսկիտը աճում է դրանց միջով՝ պահպանելով էլեկտրական կոնտակտը և միաժամանակ վերաուղղորդելով «թակարդն» ընկած լույսը դեպի դուրս:

Ռեկորդային ցուցանիշներ 

Ալյումինի օքսիդի մասնիկների լիցքավորման համար օգտագործվող մոլեկուլները նաև պասիվացնում են պերովսկիտի դեֆեկտները՝ նվազեցնելով էլեկտրական լիցքերի կորստի արագությունը սահմանային շերտերում մինչև այնպիսի մակարդակների, որոնք համադրելի են բարձր արդյունավետությամբ սիլիցիումային արևային մարտկոցների հետ: Դեֆեկտների պատճառով առաջացող կորուստների ճնշումը թույլ է տալիս իրականացնել «ֆոտոնների վերամշակում» (photon recycling). թակարդված ֆոտոնները կրկին կլանվում են և վերաարձակվում՝ սարքից դուրս գալու ավելի մեծ հավանականությամբ:

Արևային մարտկոցի ռեժիմում սարքը հասել է արտաքինից սերտիֆիկացված 26,7% կայունացված ՕԳԳ-ի. ցուցանիշ, որը 2024թ. մայիսից մինչև 2025թ. փետրվարը պահպանում էր համաշխարհային ռեկորդը միակցվածքային պերովսկիտային սարքերի շարքում: Լուսադիոդային ռեժիմում, նույն 800 նանոմետր հաստությամբ պերովսկիտային շերտով, սարքը հասել է մոտ 31% արտաքին քվանտային արդյունավետության, իսկ պայծառությունը գրեթե տասն անգամ ավելի բարձր է եղել, քան հարթ վերահսկիչ սարքինը: Բացի այդ, սարքը պահպանել է արևային մարտկոցի սկզբնական արդյունավետության 95%-ը 1200 ժամ անընդմեջ աշխատանքից հետո, մինչդեռ հարթ վերահսկիչ նմուշի մոտ այդ ցուցանիշը կազմել է ընդամենը 67%:

Լաբորատորիայից դեպի կիրառություն 

Գործնական հետևանքները դուրս են գալիս լաբորատորիայի սահմաններից: Էկրանները, որոնք սպասման ռեժիմում կուտակում են շրջակա լույսը, կամ լուսավորության համակարգերը, որոնք վերականգնում են էներգիան ոչ ակտիվ վիճակում, դառնում են ավելի իրատեսական, երբ սարքի մեկ ճարտարապետությունը կատարում է երկու ֆունկցիաներն էլ՝ առանց զգալի փոխզիջումների: Հեղինակները նշում են, որ բոլոր ֆոտովոլտային նյութերի մեջ սա ընդամենը երկրորդ դեպքն է, երբ բազմաբյուրեղային սարքը միաժամանակ գերազանցել է 26% ՕԳԳ-ն արևային էներգետիկայում և 30% ՕԳԳ-ն լուսադիոդային ռեժիմում. առաջինը գալիումի արսենիդն էր, որը զգալիորեն ավելի թանկ է և դժվար է արտադրել արդյունաբերական մասշտաբներով: