O szczegółach swojego projektu piszą na łamach Science, a publikacja wyjaśnia, jak wprowadzona metoda mogłoby doprowadzić do obniżenia kosztów energii produkowanej ze słońca. W skład międzynarodowego zespołu badawczego weszli przedstawiciele Uniwersytetu w Toronto, Northwestern University, Uniwersytetu w Toledo oraz Uniwersytetu Waszyngtońskiego.
Czytaj też: Perowskity jeszcze wydajniejsze. Krzem pójdzie w odstawkę?
Perowskitowe ogniwa słoneczne składają się z nanokryształów, które mogą być zdyspergowane w cieczy i naniesione na powierzchnię. A wszystko to przy niskich kosztach, za sprawą wykorzystania powszechnie dostępnych metod. Poza tym istnieje możliwość dostosowania długości fal światła pochłanianego przez perowskity. Aby tego dokonać należy zmodyfikować grubość i skład chemiczny warstw kryształów.
Te mogą być układane jedna na drugiej, a nawet na ogniwach krzemowych, tworząc z nimi tandemy zdolne do pochłaniania większych ilości światła słonecznego, aniżeli obecnie stosowane ogniwa. Jednym z największych problemów związanych z perowskitowymi panelami była do tej pory ich niska trwałość. Właśnie dlatego autorzy nowych badań postanowili to zmienić.
Perowskitowe nanokryształy stanowią alternatywę dla krzemu w produkcji ogniw słonecznych
Punktem zapalnym, w obrębie którego pojawia się najwięcej problemów w kontekście wytrzymałości ogniw słonecznych, jest interfejs pomiędzy warstwą perowskitu a sąsiednimi warstwami. Komplikacje pojawiają się, gdy wiązanie chemiczne między wspomnianymi warstwami a perowskitem zostanie uszkodzone na przykład w reakcji na światło lub ciepło. W takich okolicznościach elektrony bądź dziury elektronowe nie są w stanie dotrzeć do obwodu, co przekłada się na spadek wydajności całego ogniwa.
Do przełomu doprowadziły symulacje komputerowe oparte na teorii funkcjonalnej gęstości. Dzięki nim członkowie zespołu mogli przewidzieć, które cząsteczki najlepiej sprawdzą się w tworzeniu połączeń między warstwą perowskitu a tymi transportującymi ładunki. Z wcześniej prowadzonych badań naukowcy wiedzieli, że dobrym pomysłem może być wykorzystanie cząsteczek zawierających fosfor. W toku eksperymentów okazało się, że odpowiednim kandydatem wydaje się cząsteczka znana jako DPPP.
Czytaj też: Farma fotowoltaiczna powstanie w niezwykłym miejscu. Polska w końcu ma się czym pochwalić
Praktyczny test odbył się, gdy naukowcy zestawili ze sobą panele zawierające DPPP oraz te ich pozbawione. Wystawiono je na działanie światła podobnego do słonecznego. Symulowane warunki obejmowały również występowanie wysokich temperatur. Jakie był rezultaty? O ile ogniwa pozbawione wspomnianej cząsteczki zazwyczaj doświadczają spadku sprawności konwersji mocy po około 1500 do 2000 godzin, tak w nowej wersji udało się wydłużyć ten okres do około 3500 godzin. Wzrost jest więc ogromny, co powinno stanowić kolejny argument dla zwolenników perowskitowych paneli słonecznych.
