Chiny zarządzają nową generacją ogniw słonecznych. Wada perowskitów już okiełznana?

W jaki sposób można zwiększyć stabilność i wydajność perowskitowych ogniw słonecznych? Nad tym zagadnieniem przysiedli ostatnio naukowcy z Chin, którzy zastosowali bardzo nietypowy związek chemiczny, dzięki czemu polepszyli parametry pracy modułu. Poznajmy szczegóły ich odkrycia i zastanówmy się nad tym, czy ma ono szansę na komercjalizację.
Chiny zarządzają nową generacją ogniw słonecznych. Wada perowskitów już okiełznana?

Badacze z Instytutu Technologii i Inżynierii Materiałowej Chińskiej Akademii Nauk na łamach czasopisma naukowego Angewandte Chemie International podzielili się swoimi obserwacjami dotyczącymi pasywacji defektów i wspomagania transportu jonów wewnątrz perowskitowych ogniw słonecznych. Wykorzystali oni pewien związek chemiczny, który okazał się działać zbawienie na główne bolączki perowskitów.

Czytaj też: Nowy składnik ogniw słonecznych zachwycił inżynierów. Oto kilka jego zalet

Perowskity są technologią, o której donosiliśmy już wielokrotnie. W większości są to informacje o kolejnych drobnych postępach technicznych. Z czymś podobnym jednak mamy do czynienia i w tym przypadku. Uczonym przyświecała idea poprawienia parametrów pracy perowskitowych ogniw słonecznych poprzez zapobiegnięcie stratom w napięciu w obwodzie otwartym i defektom krystalograficznym na powierzchniach absorberów.

Wydajność i stabilność perowskitowych ogniw słonecznych w rękach chińskich uczonych

Uczeni wzięli na tapet bardzo skomplikowany pod względem nazwy związek chemiczny – trifluoroboran (4-tert-butoksykarbonylopiperazyn-1-ylo)metylo potasu. W skrócie opisywany jest on literami PTFBK. Autorzy badań przypuszczali, że może on usprawnić transportów jonów w warstwach absorbera oraz skutecznie pasywować defekty w ogniwie.

Czytaj też: Tak wydajnych ogniw słonecznych nikt dotąd nie robił. Ich skład jest mocno podejrzany

Pozytywne działanie PTFBK zostało potwierdzone podczas badań eksperymentalnych. Opracowano laboratoryjne modele zarówno sztywnych, jak i elastycznych perowskitowych ogniw słonecznych o odwróconej strukturze ułożenia warstw. Moduły osiągnęły wydajność 24,99 proc. i 24,48 proc. odpowiednio dla sztywnego i elastycznego ogniwa. Niestety naukowcy nie przekazali, jaką powierzchnię miały testowe urządzenia, zatem nie wiemy, czy ten wynik dotyczy miniaturowego modelu bez praktycznego zastosowania, czy skalowalnego prototypu z możliwością dalszej komercjalizacji.

Graficzny abstrakt ukazujący wykres pracy urządzenia z dodatkowym związkiem PTFBK w zależności od gęstości prądu i napięcia / źródło: https://doi.org/10.1002/anie.202316898

Pozostałe parametry ogniw słonecznych również prezentowały się zadowalająco. Urządzenia potraktowano wysoką temperaturą rzędu 60 st. C, przetrzymywano w dużej wilgotności (70 proc.) i naświetlano przez dłuższy czas. Mimo tego wciąż zachowywały one swoją pierwotną wydajność. Elastyczny moduł po 5000 cyklach zginania i prostowania utrzymywał 85 proc. początkowej sprawności – informują naukowcy.

Czytaj też: Chiny wyciągają asa z rękawa. Ten typ ogniw słonecznych wkrótce zyska na popularności

Czy zastosowanie PTFBK stanie się powszechne w produkcji przyszłych generacji perowskitów? Nie możemy być tego pewni. Im bardziej skomplikowane chemikalia stosujemy w procesach, tym bardziej rosną koszty całego przedsięwzięcia. Niewykluczone, że rozwiązanie chińskich uczonych znajdzie zainteresowanie wśród ewentualnych producentów w przyszłości, ale na pewno nie będzie ono stosowane masowo.