W periodyku ASC Energy Letters pojawiła się w ostatnim czasie interesująca praca naukowa autorstwa badaczy z Uniwersytetu w Stuttgarcie. Wespół z kolegami z innych niemieckich uczelni opracowali oni jednozłączowe perowskitowe ogniwa słoneczne. Podczas testów urządzenie zaprezentowało rekordową wartość napięcia obwodu otwartego (inaczej napięcia jałowego) – 1,78 V.
Czytaj też: Polacy odkryli nowy sposób na perowskity. To nasi wybawią od trujących chemikaliów
Materiałem absorbującym o strukturze perowskitu był tutaj doskonale znany już naukowcom chlorek metyloaminy ołowiu o wzorze MAPBCl3, który charakteryzuje jednym z najszerszych pasm wzbronionych spośród dostępnych materiałów (3,03 eV). Struktura analizowanego ogniwa w zasadzie nie odbiegała od standardowej, w jakiej konstruuje się takie urządzenia. Podłoże zbudowano z tlenku cyny i fluoru (FTO), warstwę transportującą elektrony z dwutlenku węgla i tytanu, warstwę transportującą dziury z OMeTAD, a powierzchnię stykową ze złota.
Jednozłączowe perowskity z popularnym absorberem uzyskały rekordowe napięcie jałowe
Kluczem do sukcesu okazała się metoda osadzania poszczególnych warstw. To ona przyniosła tak rewelacyjny wynik w zakresie napięcia obwodu otwartego. Zamiast szybkiej krystalizacji dokonano dwuetapową metodą osadzania i wyżarzania w atmosferze składającej z azotu cząsteczkowego. Dzięki temu udało się wpłynąć do kinetykę reakcji, bez zmiany właściwości materiału – tłumaczy Michael Saliba, jeden z autorów artykułu cytowany w PV Magazine.
Czytaj też: Perowskity przestają być problemem dla nauki. Za granicą odkryli sensacyjny patent
Skoro napięcie jałowe jest tak wysokie, to czy pozostałe parametry zaprojektowanego ogniwa również są imponujące? Badane perowskity osiągnęły gęstość prądu zwarciowego na poziomie 0,73 mA/cm2. Współczynnik wypełnienia wyniósł jedynie 64,7 proc., a sprawność konwersji energii… 0,81 proc. Powyższe wyniki pozostawiają wiele do życzenia, ale nie o to w tych badaniach chodziło.
Czytaj też: Fotowoltaiczne przechwalanki Chin. Czy oni oficjalnie mają najmocniejsze perowskity?
Jednozłączowe perowskity zapewne nie znajdą w przyszłości wielu zainteresowanych, ale mogą okazać się przydatnym komponentem w bardziej złożonych ogniwach fotowoltaicznych. Analiza niemieckich uczonych przede wszystkim pokazała, że odpowiednia technika konstruowania ogniwa z absorberem MAPBCl3 może przyczynić się do wzmocnienia jego działania w zakresie napięcia jałowego. Jak dotąd ten związek nie prezentował takich możliwości, ale jak widzimy – wystarczyła zmiana metody wytwarzania i voilà.
