Trwałe jak nigdy dotąd. Nowa technologia potraja wytrzymałość ogniw słonecznych
Mowa nie o byle jakich ogniwach słonecznych, a tych opartych na perowskicie. Kluczową innowacją w tym osiągnięciu było zastąpienie tradycyjnej warstwy transportującej elektrony, wykonanej z fulerenów, nowo opracowaną solą jonową. Efekt? Lepsze parametry pracy i dłuższa trwałość. Zmodyfikowane ogniwa z perowskitu osiągnęły bowiem sprawność konwersji energii na poziomie 26,1%, przewyższając dotychczasowy standard wynoszący 25,5% (dla ogniw z warstwą C60 z fulerenu). Co więcej, ogniwa te zachowały około 98% początkowej wydajności nawet po 2100 godzinach ciągłej pracy w temperaturze 65°C, co świadczy o znacznie lepszej odporności termicznej.
Czytaj też: Energia zawsze i wszędzie, czyli akumulatorowa rewolucja zza Bałtyku
Rewolucja nie bierze się znikąd, bo w ogniwach słonecznych z perowskitu warstwa transportująca elektrony (ETL) pełni kluczową funkcję, jako że przekazuje elektrony z warstwy absorbującej światło do elektrody. Do tej pory najczęściej stosowano fulereny (np. C60), które jednak ze względu na swoją strukturę molekularną tworzyły słabe połączenia międzywarstwowe, obniżając stabilność ogniwa. Naukowcy z NREL opracowali jednak właśnie nową sól jonową o nazwie CPMAC, która powstała poprzez modyfikację chemiczną C60. Materiał ten tworzy silniejsze wiązania jonowe z warstwą perowskitu, zwiększając trwałość mechaniczną ogniwa i jego ogólną odporność na degradację.
Czytaj też: Takich rekordów potrzebujemy. Dwukrotnie zwiększyli wydajność ogniw słonecznych
Uzyskane wyniki wskazują, że ogniwa perowskitowe z nową warstwą ETL mogą wkrótce stać się realną alternatywą dla klasycznych paneli fotowoltaicznych. Poprawa odporności na ciepło i długoterminowa stabilność to ważne kroki w kierunku zastosowań komercyjnych. Niezbędne są jednak dalsze badania, m.in. nad zachowaniem ogniw w zmiennych warunkach środowiskowych oraz nad optymalizacją produkcji na skalę przemysłową. Dlatego też, choć laboratoryjne wyniki są obiecujące, droga do rynkowego sukcesu wciąż wymaga pokonania wielu przeszkód, a w tym zapewnienia jednolitej jakości w dużych modułach, zminimalizowania wpływu na środowisko oraz opracowania opłacalnych metod produkcji. Przejście od prototypów do masowych wdrożeń będzie wymagać ścisłej współpracy między naukowcami, przemysłem i regulatorami.