Na łamach Cell Reports Physical Science pojawił się artykuł naukowy, którego autorami są naukowcy z Uniwersytetu Karoliny Północnej w Chapel Hill i Uniwersytetu Stanowego w Arizonie. Podzielili się oni w nim swoim najnowszym wynalazkiem, którym jest tandemowe ogniwo perowskitowo-krzemowe o wydajności 25,1 proc.
Czytaj też: Polacy i Niemcy razem opracowali ogniwa perowskitowe. Ta współpraca udowodniła jedno
Tego typu tandemowe moduły niekiedy nazywa się ogólnie perowskitami lub ogniwami perowskitowymi, chociaż nie są one w całości zbudowane z tego materiału. Tandemy tworzą dwa komponenty, które się wzajemnie uzupełniają pod względem absorpcji światła – krzemowy i perowskitowy.
Ich ogniwa perowskitowe są wydajne i duże. Ale to wciąż za mało w porównaniu z innymi
Już niejednokrotnie informowaliśmy o kolejnych rekordach wydajności, jeśli chodzi o tę technologię. Ogniwa tandemowe w warunkach laboratoryjnych potrafią osiągać sporo powyżej 30 proc. sprawności konwersji energii. Czemu zatem mamy zachwycać się odkryciem amerykańskich naukowców?
Czytaj też: Ten kraj jako pierwszy wypuści ogniwa perowskitowe na rynek
Ich ogniwo ma powierzchni 24 cm2, co jest wartością o wiele większą od klasycznych, testowych prototypów mających 10 cm2. Jak twierdzą autorzy wynalazku, jest to jeden z najwydajniejszych modułów tandemowych o takich rozmiarach. Chociaż owe 24 cm2 nie brzmią specjalnie imponująco, to w tym przypadku trzeba było zastosować szereg innych metod osadzania warstw, aby uzyskać relatywnie wydajne ogniwo.
Podstawową trudnością w przypadku większych (i zarazem bardziej praktycznych) ogniw z perowskitami jest to, że poszczególne warstwy nie nakładają się równomiernie. Zapobiegła temu technika osadzania perowskitu przy pomocy ostrza. Działa ona podobnie, jak smarowanie nożem po powierzchni tortu, aby uzyskać płaską i równej grubości warstwę słodkiej masy.
Czytaj też: Cienkie, giętkie i szalenie wydajne. Ogniwa perowskitowe znów omijają Polskę szerokim łukiem
Ponadto wykorzystano jeszcze fluorek litu (LiF) jako materiał do budowy warstwy pomiędzy tą transportującą dziury (HTL, hole transporting layer) a absorberem perowskitowym. Zapobiega ona tworzeniu się pustych przestrzeni międzyfazowych i poprawia kontakt fizyczny na perowskicie.
Poza osadzaniem metodą ostrza wykorzystano także techniki rozpylania katodowego, odparowania termicznego i nakładania warstw atomowych. Wreszcie, kiedy finalna struktura ogniwa została ustalona, przeprowadzono testy urządzenia. Osiągnęło ono wspomnianą sprawność 25,1 proc., napięcie w obwodzie otwartym 1,89 V, gęstość prądu zwarciowego 18,1 mA/cm2 i współczynnik wypełnienia 73,6 proc.
Czytaj też: Niemcy nie zwalniają tempa. Ich ogniwa perowskitowe lada chwila staną na piedestale
Czy dokonania amerykańskich naukowców będą uznane za cenny wkład w obecny stan wiedzy na temat tandemowych ogniw perowskitowo-krzemowych? Niewykluczone. Musimy jednak przyznać, że koledzy z Japonii czy Niemiec (w tym osławionego już Instytutu Fraunhofera) mają na swoim koncie o wiele więcej sukcesów. Amerykanie muszą przyspieszyć, albo naukowi konkurenci zostawią ich daleko w tyle.
