Perowskitowe ogniwa słoneczne coraz bliżej komercjalizacji?

Ulepszono perowskitowe ogniwa słoneczne. To rozwiąże ich największy problem

Naukowcy z UCLA Samueli School of Engineering odkryli główny powód, dla którego perowskitowe ogniwa słoneczne ulegają degradacji w świetle słonecznym, powodując obniżenie wydajności konwersji energii. Jest pomysł, jak temu zapobiec.

Perowskity to grupa materiałów, które mają taki sam układ atomowy lub strukturę krystaliczną jak mineralny tlenek tytanowo-wapniowy. Jedna z ich podgrup – perowskity metalohalogenkowe – cieszy się dużym zainteresowaniem ze względu na obiecujące zastosowanie w energooszczędnych, cienkowarstwowych ogniwach słonecznych.

Ogniwa słoneczne na bazie perowskitu można by wytwarzać po znacznie niższych kosztach niż ich odpowiedniki na bazie krzemu, zwiększając popularność farm słonecznych.

Ogniwa słoneczne na bazie perowskitu mają tendencję do pogarszania się w świetle słonecznym znacznie szybciej niż ich odpowiedniki krzemowe, więc ich skuteczność w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną spada w dłuższej perspektywie. Jednak nasze badania pokazują, dlaczego tak się dzieje i stanowią proste rozwiązanie. Stanowi to ogromny przełom w komercjalizacji i powszechnej adopcji technologii perowskitu.

prof. Yang Yang z UCLA Samueli School of Engineering, szef zespołu badawczego

Stosowane obecnie metody obróbki powierzchni do usuwania defektów ogniw słonecznych wykorzystują osadzenie warstwy jonów organicznych, które powodują, że powierzchnia jest zbyt ujemnie naładowana. Zespół kierowany przez UCLA odkrył, że chociaż obróbka ma na celu poprawę wydajności konwersji energii podczas procesu wytwarzania perowskitowych ogniw słonecznych, to również w niezamierzony sposób tworzy bardziej bogatą w elektrony powierzchnię – potencjalną pułapkę dla elektronów przenoszących energię.

Ten stan destabilizuje uporządkowany układ atomów, więc z czasem perowskitowe ogniwa słoneczne stają się coraz mniej wydajne, tym samym utrudniając ich komercjalizację. Naukowcy znaleźli na to sposób poprzez łączenie dodatnio naładowanych jonów z ujemnie naładowanymi do obróbki powierzchni. Staje się ona obojętna pod względem ładunku, a także stabilniejsza, zachowując jednocześnie integralność obróbki powierzchni zapobiegającej defektom.

Czytaj też: Powstały nowe najwydajniejsze elastyczne ogniwa słoneczne. Zachwycają wagą i grubością

Zespół przetestował wytrzymałość swoich ogniw słonecznych w warunkach laboratoryjnych i całodobowego oświetlenia zaprojektowanego tak, aby naśladować światło słoneczne. Ogniwom udało się zachować 87% pierwotnej wydajności konwersji światła słonecznego na energię elektryczną przez ponad 2000 godzin. Dla porównania, wydajność perowskitowych ogniw słonecznych bez modyfikacji spadła do ​​65% swojej pierwotnej wydajności po testach w tym samym czasie i w tych samych warunkach.

O szczegółach badania można więcej przeczytać w Nature.