A wszystko to w bardzo nietypowej konfiguracji, bo odnoszącej się do tzw. odwróconych ogniw słonecznych. Za badaniami w tej sprawie stoją naukowcy z Northwestern University, którzy zaprezentowali szczegóły swoich ustaleń na łamach Science. Jak wyjaśniają, ich propozycja polega na dwucząsteczkowym rozwiązaniu, dzięki któremu można ograniczyć straty wydajności pojawiające się w czasie konwersji światła słonecznego na energię elektryczną.
Czytaj też: Kolejne sklepy w Polsce zasilane energią ze słońca. Fotowoltaika święci tryumfy w handlu
Pierwsza ze wspomnianych cząsteczek miała zwalczyć problem określany mianem rekombinacji powierzchniowej, za sprawą której dochodzi do utraty elektronów związanej z defektami. Druga odpowiadała natomiast za rekombinację na styku warstw. Jakie były efekty tych zabiegów? Imponujące to mało powiedziane, ponieważ wskaźnik sprawności konwersji wyniósł 25,1%. Dla porównania, dotychczas najlepszy rezultat to 24,09%.
I choć krzem wciąż wiedzie prym w kontekście wytwarzania fotowoltaiki, to produkcja takich ogniw jest droższa, a ich działanie opiera się na stosunkowo ograniczonym zakresie widma słonecznego. Perowskity są pod tym kątem znacznie bardziej obiecujące, ponieważ ich rozmiar i skład można modyfikować tak, by pochłaniały różne zakresy światła słonecznego. To przekłada się na większą funkcjonalność, a nie bez znaczenia pozostają odczuwalnie niższe koszty produkcji.
Odwrócone perowskitowe ogniwo słoneczne zaprojektowane przez naukowców z Northwestern University przekroczyło 25% wydajności
Niestety, rozwijane przez dłuższy czas technologie krzemowe jak na razie zapewniają wyższą wydajność, ale dystans między ogniwami krzemowymi i perowskitowymi regularnie się mniejsza. Jak dodaje Ted Sargent z Northwestern University, nacisk w badaniach i rozwoju przesuwa się z absorbera masowego na powierzchnie międzyfazowe. Jeśli uda się zrealizować postawione cele, to efekty powinny być bardzo istotne dla dalszego rozwoju perowskitowych ogniw słonecznych.
Najnowsze poświęcone im badania skupiały się na kwestii utrzymywania i zatrzymywania wygenerowanych elektronów. Wszystko po to, aby zwiększyć wydajność takich ogniw. Jak się okazuje, gdy warstwa perowskitu wchodzi w kontakt z warstwą transportującą elektrony, to te przemieszczają się między jedną a drugą. Istnieje też ryzyko powiązania z dziurami występującymi w warstwie perowskitu.
Czytaj też: Polska fotowoltaika przestała się opłacać prosumentom. Osiągnęliśmy absolutne dno
Aby temu zapobiegać, członkowie zespołu badawczego zastosowali cząstkę PDAI2. Z poprzednich badań było wiadomo o jej kluczowej roli w zwalczaniu zjawiska rekombinacji, choć teraz chodziło o defekty powierzchniowe. Dzięki identyfikacji mechanizmu pozwalającego na współpracę PDAI2 z cząsteczką wtórną, naukowcy mają nadzieję na rozwiązanie problemu. Ich zdaniem użycie dwóch cząsteczek i tak może okazać się niewystarczające ze względu na występowanie większej liczby rodzajów rekombinacji.
