Ukryty interfejs jako miejsce decydującej walki
Naukowcy z Instytutu Bioenergii i Technologii Bioprocesów w Qingdao poddali nanocząstki dwutlenku cyny działaniu kwasu tioglikolowego i oleiloaminy. Powstała w ten sposób powłoka w trakcie standardowego procesu wypiekania wchodzi w reakcję z materiałem perowskitowym. Efekt jest imponujący, wszak na dolnym interfejsie spontanicznie wyrasta idealnie pasująca, dwuwymiarowa warstwa perowskitu. Działa ona jak wygładzająca podkładka, która uszczelnia miejsce pełne defektów, nie naruszając przy tym struktury głównej, trójwymiarowej warstwy absorbującej światło. Proces ten redukuje koncentrację wad o ponad 90 procent.
Czytaj też: Nanogenerator inspirowany turbiną Tesli czyni prawdziwe cuda. Odzyskują energię, która zostałaby zmarnowana
Te zmiany laboratoryjne przekładają się na konkretne liczby. Najmniejsze testowane ogniwa osiągnęły sprawność konwersji promieniowania słonecznego na poziomie 26,19 procent. To wartość bliska fizycznemu limitowi dla pojedynczej warstwy perowskitu. Prawdziwym sprawdzianem dla każdej nowej technologii fotowoltaicznej jest jednak skalowanie. Tutaj wyniki też robią wrażenie. Moduł o powierzchni niecałych 22 centymetrów kwadratowych uzyskał sprawność 23,44 procent, a większy, o powierzchni prawie 65 cm², utrzymał ją na poziomie 22,22 procent. To ważny sygnał, że metoda nie traci na efektywności w miarę zwiększania rozmiarów.
Czy rewolucja jest przesądzona?
O ile rekordy wydajności są spektakularne, to dla przyszłości branży kluczowe są inne aspekty: prostota produkcji i trwałość. Nowa metoda ma tu mocne atuty. Proces tworzenia warstwy 2D zachodzi in situ, czyli podczas standardowego wypiekania, bez potrzeby dodawania skomplikowanych etapów do linii produkcyjnej. To znacznie zwiększa szanse na wdrożenie.
Czytaj też: Nowy materiał odmienia odzysk energii z ciepła odpadowego. Jak to możliwe, że powstał dopiero teraz?
Ta strategia wymiany ligandów w fazie stałej in situ mogłaby być łatwo skalowalna z laboratorium do produkcji fabrycznej, jednocześnie zapewniając zwiększoną stabilność operacyjną – podkreśla Pang Shuping
Zmniejszenie liczby defektów o rząd wielkości to nie tylko kwestia wyższej sprawności początkowej. To także realna szansa na wydłużenie żywotności ogniw, ponieważ degradacja często zaczyna się właśnie w miejscach z wadami. Chińska Akademia Nauk otwarcie mówi o szybkiej komercjalizacji. Ale to wciąż daleka droga do umieszczenia na dachu panelu, który wytrzyma 25 lat pracy w każdych warunkach pogodowych. Z drugiej strony, ogniwa perowskitowe mają niewątpliwy potencjał, by zrewolucjonizować rynek dzięki niższym kosztom i lepszym parametrom. Pytanie, na które wciąż nie znamy ostatecznej odpowiedzi, brzmi: jak szybko ten potencjał uda się zamienić w produkt, który sprawdzi się przy masowej skali?