Dzięki perowskitom panele słoneczne będą jeszcze lepsze

Perowskity będą coraz lepsze. Nowa technika ujawnia ich szczegóły

Nowo opracowana technika otwiera drogę do jeszcze lepszych ogniw perowskitowych. Te mogą całkowicie przyćmić inne panele słoneczne wykorzystywane dzisiaj powszechnie.

Mianem perowskitów określa się klasę materiałów o podobnej strukturze, wykazującą niezwykłe właściwości, takie jak nadprzewodnictwo i magnetooporność. Perowskity uważa się za przyszłość ogniw słonecznych i przewiduje się, że będą one odgrywać ważną rolę w akumulatorach pojazdów elektrycznych nowej generacji, czujnikach i laserach.

Nowo opracowane rodzaje perowskitów mogą zapoczątkować kolejną rewolucję energetyczną.

Niezwykłe perowskity

Naukowcy z Lawrence Berkeley National Laboratory opracowali nowy typ materiałów o skomplikowanej nazwie organiczno-nieorganicznych perowskitach halogenkowych. Powstają z organicznych cząsteczek (jak metyloamon) i nieorganicznych halogenków metali (np. jodek ołowiu), wykazując wysoką tolerancję na defekty w strukturze molekularnej. Co więcej, absorbują światło widzialne efektywniej niż krzem.

Chociaż perowskity oferują ogromny potencjał dla znacznego zwiększenia energii słonecznej, nie zostały jeszcze skomercjalizowane, ponieważ ich niezawodna synteza i długoterminowa stabilność od dawna stanowi wyzwanie dla naukowców. Teraz, droga do doskonałych perowskitów może być w zasięgu ręki.

Carolin Sutter-Fella, specjalista nanonauk z Lawrence Berkeley National Laboratory

W Nature Communications opisano nowy instrument, który wykorzystuje dwa rodzaje światła – niewidzialne światło rentgenowskie i widzialne światło laserowe – do badania struktury krystalicznej i właściwości optycznych perowskitów podczas ich syntezy.

Kiedy ludzie produkują cienkie warstwy ogniw słonecznych, zazwyczaj mają specjalne laboratorium i muszą udać się do innego laboratorium, aby je scharakteryzować. Dzięki naszemu instrumentowi, można w pełni zsyntetyzować i scharakteryzować materiał w tym samym czasie, w tym samym miejscu.

Carolin Sutter-Fella

Jak to działa?

Intensywne światło rentgenowskie nowego instrumentu pozwala na badanie struktury krystalicznej perowskitów i ujawnienie szczegółów zachodzących z ich udziałem procesów chemicznych. Z kolei laser może być wykorzystywany do tworzenia elektronów i dziur (nośników ładunku elektrycznego) w cienkiej warstwie perowskitu, co pozwala naukowcom obserwować reakcję materiału na światło, zarówno w postaci gotowego produktu, jak i na pośrednich etapach syntezy.

Instrument pozwoli naukowcom udokumentować, jak małe rzeczy, które zwykle uważane są za oczywiste, mogą mieć duży wpływ na jakość i wydajność materiałów. Aby stworzyć powtarzalne i wydajne ogniwa słoneczne przy niskich kosztach, wszystko ma znaczenie.

Carolin Sutter-Fella

W 2017 r. Carolin Sutter-Fella otrzymała nagrodę Berkeley Lab Early Career Laboratory Directed Research and Development (LDRD).