Szczegóły na ten temat są dostępne na łamach Science. Na czele zespołu badawczego stanął Antonio Abate, a zaprojektowane przez autorów publikacji ogniwa słoneczne wykazały sprawność przekraczającą 24%. Co szczególnie istotne, parametr ten praktycznie nie doświadcza spadków, nawet, gdy dochodzi do ogromnych zmian temperaturowych: od -60 do +80 stopni Celsjusza na przestrzeni stu cykli.
Czytaj też: Koniec walki z wiatrakami. Co w życiu Polaków zmieni poprawiona „ustawa wiatrakowa”?
Światło słoneczne może rozgrzać wnętrze ogniwa fotowoltaicznego do 80 stopni Celsjusza; w ciemności ogniwo następnie natychmiast schładza się do temperatury zewnętrznej. Wywołuje to duże naprężenia mechaniczne w cienkiej warstwie mikrokryształów perowskitu, tworząc defekty, a nawet lokalne przejścia fazowe, przez co cienka warstwa traci swoją jakość. wyjaśnia Abate
Celem badaczy było zwiększenie stabilności cienkiej warstwy perowskitu. Aby to osiągnąć, zoptymalizowali strukturę urządzenia i parametry procesu, opierając się na wcześniejszych wynikach. Wykorzystali b-pV2F, którego cząsteczki przypominają zygzakowaty łańcuch zajęty przez naprzemienne dipole. Jak dodaje główny autor, wspomniany polimer wydaje się owijać wokół poszczególnych mikrokryształów perowskitu w cienkiej warstwie. Powstaje wtedy coś w rodzaju poduszki chroniącej przed naprężeniami termomechanicznym.
Perowskitowe ogniwa słoneczne radzą sobie w temperaturach od +80 do -60 stopni Celsjusza
Jaki był efekt końcowy? Jak wykazały obrazy uwiecznione z użyciem skaningowego mikroskopu elektronowego, w komórkach z b-pV2F granulki zagnieżdżają się nieco bliżej, a łańcuch dipolowy b-pV2F poprawia transport nośników ładunku. To z kolei przekłada się na wzrost wydajności: w dotychczasowych testach ogniwa osiągnęły nawet 24,6% – taki wynik jest rekordowy dla architektury p-i-n.
Dlaczego takie informacje powinny ucieszyć nawet tych, którzy nie interesują się perowskitowymi ogniwami słonecznymi? Chodzi o postęp w zakresie produkcji energii z odnawialnych jej źródeł. Farmy fotowoltaiczne świetnie sprawdzają się w roli zamienników dla paliw kopalnych, a osiągane z roku na rok postępy powinny być kluczem do redukcji emisji gazów cieplarnianych.
Czytaj też: Pierwsze ogniwo fotowoltaiczne ma już 140 lat. Stara technologia może się nam jeszcze przydać
Nawet przy tych ekstremalnych obciążeniach, ostatecznie nadal osiągnęły 96-procentową sprawność. To już jest właściwy rząd wielkości. Jeśli uda się jeszcze trochę zmniejszyć straty, perowskitowe moduły słoneczne mogłyby po 20 latach nadal produkować większość swojej pierwotnej mocy – ten cel jest już w zasięgu ręki. podsumowuje Abate
