Wydajność perowskitów wystrzeliła, czyli jak naukowcom udało się dokonać potencjalnego przełomu

Na łamach Nature Nanotechnology ukazał się artykuł poświęcony dokonaniom naukowców, którzy wykorzystali ultrajasne promieniowanie rentgenowskie z Advanced Photon Source.

Naukowcy z Rice University odkryli, że światło słoneczne może poprawić wydajność materiałów 2D, które wykorzystuje się do gromadzenia energii. Mowa bowiem o podniesieniu wydajności ogniw słonecznych o grubości liczonej kilku atomów. Wykonuje się je z półprzewodzących perowskitów, co umożliwia zachowanie wysokiej wydajności i wytrzymałości.

Czytaj też: Dlaczego perowskity są tak odporne na defekty? Jedna z tajemnic wyjaśniona

Jednym z głównych autorów badania był Aditya Mohite, który odkrył wraz ze współpracownikami, że światło słoneczne kurczy przestrzeń pomiędzy warstwami atomów w perowskitach 2D do tego stopnia, by poprawić wydajność fotowoltaiczną materiału aż o 18%. W fotowoltaice nawet postęp liczony w ułamkach procentów jest uznawany za sukces, więc tu możemy mówić o gigantycznym przełomie.

W ciągu 10 lat wydajność perowskitów wzrosła z około 3% do ponad 25%. Inne półprzewodniki potrzebowały na to około 60 lat. Dlatego jesteśmy tak podekscytowani. […] Przez wiele lat pracowaliśmy i nadal pracujemy z perowskitami z bezpośrednią przerwą pasmową, które są bardzo wydajne, ale nie tak stabilne. Dla porównania, perowskity 2D mają ogromną stabilność, lecz nie są wystarczająco wydajne, aby umieścić je na dachu. Dużym problemem było uczynienie ich wydajnymi bez obniżenia stabilności.

Aditya Mohite, Rice University

Nawet pozornie niewielki wzrost wydajności perowskitów jest znaczący dla tej technologii

Kluczem w przeprowadzonych badaniach były zasoby Advanced Photon Source (APS). Naukowcy zauważyli, że umieszczenie warstwy organicznych jonów dodatnich pomiędzy jodkiem na górze i ołowiem na dole doprowadziło do wzmocnienia interakcji pomiędzy nimi. Eksperyment wykazał, iż po 10 minutach pod sztucznymi promieniami słonecznymi (o takim samym natężeniu) perowskity 2D skróciły się o 0,4% i zwęziły o około 1% (patrząc z góry na dół). I choć 1% może się wydawać niewielką wartością, to i tak przekłada się na widoczne wzmocnienie przepływu elektronów.

Reklama

Czytaj też: Pobito kolejny rekord wydajności tandemowych ogniw fotowoltaicznych. I nie jest to ostatnie słowo naukowców z HZB

Jakby tego było mało, siatkowa struktura zapewniła wysoką odporność materiału na degradację, nawet po podgrzaniu go do 80oC. Poza tym, siatka ta błyskawicznie wracała do swojego pierwotnego ułożenia tuż po tym, jak dopływ światła był odcinany. Jako że APS jest w trakcie poważnej modernizacji, to po zakończeniu tych prac badacze zyskają dostęp do jeszcze skuteczniejszego narzędzia, które umożliwi dostrzeżenie nawet bardziej subtelnych zmian.