Zespół badaczy z Uniwersytetu w Nankin i Uniwersytetu Nauki i Techniki Komputerowej w Chengdu podzieli się na łamach Nature Communications nowatorskim podejściem do produkowania tandemowych ogniw perowskitowych. Wydajność ich modułu wyniosła zaskakujące 28,1 proc. Jak tego dokonano?
Czytaj też: Perowskity zastąpią tradycyjne żarówki? Odczuwamy pierwsze skutki nowego prawa USA
Przede wszystkim musimy zrozumieć, że istnieje o wiele więcej tandemowych ogniw słonecznych. Najczęściej informowaliśmy o takich zbudowanych zarówno z komponentu krzemowego, jak i perowskitowego (w tym przypadku światowymi liderami są eksperci z niemieckiego Instytutu Fraunhofera). Są również typy ogniw zbudowanych z dwóch różnych subogniw krzemowych. Chińscy naukowcy pracowali natomiast nad jednostkami zbudowanymi z dwóch komponentów perowskitowych.
Czytaj też: Pierwszy raz w historii perowskity będą zasilać pojazd wyścigowy. Jak im pójdzie?
Perowskity na ustach chińskich naukowców. Zbudowali niezwykłe tandemowe ogniwo słoneczne
W tym konkretnym przypadku opracowano strukturę, w której górną część stanowi ogniwo perowskitowe o szerokim paśmie wzbronionym wynoszącym 1,78 eV i sprawności konwersji energii na poziomie 19,6 proc. Kolejne istotne dla nas parametry wynosiły w przypadku napięcia w obwodzie otwartym – 1,324 V, gęstości prądu zwarciowego – 17,9 mA/cm2, a współczynnika wypełnienia – 83 proc. Górne subogniwo po 1000 godzinach wciąż zachowywało 95 proc. początkowej sprawności. Jeśli mowa o dolnym komponencie, to zastosowano tutaj ogniwo o wąskim paśmie wzbronionym i wydajności 21,3 proc.
Ważne jest to, że górny komponent utworzono dzięki metodzie przemiany perowskitu 3D w 2D za pomocą długołańcuchowego liganda amoniowego. Struktury dwuwymiarowe są o wiele bardziej stabilne i wykazują dużą energię wiązania ekscytonów – tłumaczą autorzy badań dla PV Magazine.
Czytaj też: Panasonic bierze się za perowskity. Takie ogniwa chce instalować na naszych balkonach
Co uzyskano w rezultacie? Urządzenie, które wyciąga najlepsze właściwości z obydwu subogniw. Obydwa z nich samodzielnie osiągały niezbyt wysoki poziom sprawności konwersji energii. Razem wyciągnęły wspomniane 28,1 proc. Napięcie w obwodzie otwartym wyniosło 2,135 V, gęstość prądu zwarciowego – 16,2 mA/cm2, a współczynnik wypełnienia – 81,5 proc. Ponadto po 855 godzinach ciągłej pracy urządzenie zachowało 90 proc. swojej pierwotnej wydajności.
