Naukowcy z Uniwersytetu Aeronautyki i Astronautyki w Nankinie, w Chinach, opracowali za pomocą symulacji komputerowej najlepszy z możliwych skład ogniwa perowskitowego, które nie zawiera toksycznego ołowiu. O swoich badaniach napisali na łamach czasopisma Energy & Fuels.
Czytaj też: To dziwne ogniwo nadawało się na śmietnik. Wystarczył dodatkowy składnik i mamy cud
Badacze wykorzystali w pracy narzędzie komputerowe autorstwa belgijskich uczonych z Uniwersytetu w Gandawie, które polega na symulacji cienkowarstwowych ogniw słonecznych przy różnych warstwach transportujących elektrony (ETL) i dziury (HTL).
Głównym celem było wynalezienie idealnych parametrów dla ogniwa, które nie posiada ołowiu, ma najwyższą możliwą wydajność i jest skonstruowane na bazie perowskitowego materiału o wzorze CsSnI3, czyli jodku cezu i cyny. Jakie wyniki zatem przyniósł belgijski program?
Ogniwo, które jest niemal idealne. Ale w teorii
Okazuje się, że hipotetycznie idealne ogniwo powinno posiadać następujące warstwy, idąc od najniższej: podłoże z tlenku cyny domieszkowanego fluorem, warstwę transportującą elektrony z tlenku tytanu, absorbera z jodku cezu i cyny, warstwę transportującą dziury z tlenku niklu i tylne elektrody jako warstwę kontaktową.
Nie tylko sama stratyfikacja warstw jest ważna, ale również poszczególna grubość każdej z nich. Największą wydajność perowskitowego ogniwa osiągnie się przy CsSnI3 o miąższości 1250 nm, a warstwy ETL i HTL powinny mieć grubość wynoszącą 50 nm.
Znamy zatem skład, znamy miąższość warstw, to jaką wydajność osiągnie ten hipotetyczny model? Naukowcy z Nankinu informują o sprawności konwersji energii na poziomie 31,09 proc. przy współczynniku wypełnienia ogniwa 88,68 proc.
Czytaj też: Cały świat patrzy na Arabię Saudyjską. Ich rekordowe ogniwo fotowoltaiczne miażdży sprawnością
Dla cienkowarstwowej folii perowskitowej są to obiecujące wartości, ale nadal nie wiemy, czy tak będzie w praktyce. Autorzy pracy uwrażliwiają, że to tylko teoretyczny model, który jeszcze nie zawitał do laboratorium. Przetestowanie takiego ogniwa w praktyce dopiero może przynieść konkretne informacje.
Badanie uczonych z Nankinu nie było pierwszym, jakie przeprowadzono w Chinach na perowskitowej technologii. Co raz więcej dowiadujemy się o nowych rekordach wydajności dla konkretnych typów ogniw. To pokazuje, że Państwo Środka nie tylko betonuje swój monopol pod produkcję obecnych krzemowych ogniw fotowoltaicznych, ale też przygotowuje grunt pod o wiele bardziej przyszłościowe modele.
