Zespół z Nanjing University opracował nową polimerową warstwę transportującą dziury, oznaczoną jako PNCC. Właśnie ta cienka warstwa odpowiada za rozwiązanie jednego z problemów, które pojawiają się przy próbie przeniesienia perowskitów ze sterylnego laboratorium do produkcji na większą skalę.
Perowskit przestał potrzebować laboratoryjnego kokonu
W odwróconych ogniwach typu p-i-n potrzebujemy warstwy, która nie tylko dobrze przewodzi ładunek, ale również równomiernie pokrywa podłoże, dobrze do niego przylega i pozwala później utworzyć jednolitą warstwę perowskitu. Stosowany zwykle PTAA dobrze przewodzi i tworzy równą powierzchnię, ale jest hydrofobowy, więc nakładanie na niego kolejnych warstw staje się kłopotliwe. Monowarstwy oparte na PACz świetnie wiążą się z podłożem, ale z kolei trudniej uzyskać z nimi idealnie jednolite pokrycie, zwłaszcza na teksturowanym krzemie.
Czytaj też: Chiny zaskoczyły cały świat swoją elektrownią słoneczną
PNCC łączy z kolei oba podejścia. Naukowcy połączyli jednostki triaryloaminowe z PACz w stosunku molowym 3:1, dzięki czemu uzyskali materiał o dobrej przewodności, przyczepności i zwilżalności. Co najważniejsze, zarówno sam PNCC, jak i około 800-nanometrowa warstwa perowskitu była nanoszona metodą powlekania ostrzem w zwykłej atmosferze, a więc bez konieczności zamykania całego procesu w środowisku gazu obojętnego.
Właśnie tutaj kryje się dla mnie najważniejsza część całej historii, bo chodzi o możliwość prowadzenia procesu w warunkach otaczającej atmosfery zamiast w kontrolowanych komorach laboratoryjnych. Im mniej specjalnych warunków potrzebuje technologia, tym łatwiej myśleć o szybkiej, ciągłej i przede wszystkim tańszej produkcji.
Sprawność robi wrażenie, ale nie powala… bo nie musi
Najlepsze pojedyncze ogniwo perowskitowe wykonane tą metodą osiągnęło sprawność 26,6%, a niezależna certyfikacja potwierdziła 26,5%. Dla porównania konstrukcje referencyjne z PTAA oraz Me-4PACz osiągnęły odpowiednio 23,5 i 24,1%. Jeszcze ciekawiej zrobiło się po połączeniu perowskitu z krzemem. Dwuzłączowe tandemowe ogniwo osiągnęło 33,3% sprawności, z czego niezależnie potwierdzono 33,0%. Co więcej, nie był to jeden “złoty egzemplarz” wybrany spośród dziesiątek nieudanych prób, bo średnia dla 18 urządzeń wyniosła 32,0%. W samej publikacji badacze pokazali również moduł wykonany przy użyciu skalowalnego procesu, który osiągnął 23,2%.
Czytaj też: Polska energetyka słoneczna ma ogromny problem. Sieć może tego nie wytrzymać
Trzeba jednak zatrzymać zapędy do ogłaszania rekordu świata, bo poziom 33,3% nim nie jest. LONGi w lipcu 2026 roku poinformowało o certyfikowanej sprawności 35,5% dla tandemu krzem-perowskit. Oczywiście widzieliśmy już wyższe wartości oraz inne sukcesy, bo sam pisałem niedawno o tandemowych ogniwach, które po ponad 1000 godzinach nadal zachowywały około 90% początkowych parametrów. Dzisiejszy wyścig zaczyna jednak coraz mniej przypominać pogoń za jednym magicznym procentem, a coraz bardziej walkę o to, aby wyjątkowo wydajne ogniwo dało się rzeczywiście produkować.
Perowskity muszą jeszcze przeżyć własny sukces
Zastosowanie PNCC poprawiło również trwałość. Pojedyncze ogniwo zachowało 99,8% początkowej sprawności po 1200 godzinach ciągłego naświetlania w powietrzu przy temperaturze około 40°C. Po 1400 godzinach przy 65°C pozostawało 95,1%, a po 1200 godzinach przy 85°C – 92,8%. Zamknięte ogniwo tandemowe po 1140 godzinach ciągłego naświetlania przy 65°C zachowało z kolei 85% początkowej wydajności.
Są to wyniki bardzo obiecujące, choć nadal nie utożsamiałbym ich z dowodem na trzy dekady pracy na dachu. Prawdziwy panel musi przeżyć lata wilgoci, cykle temperatury, mróz, upał, promieniowanie UV, naprężenia mechaniczne i tysiące zmian dnia oraz nocy. Właśnie trwałość od dawna pozostaje jednym z problemów perowskitów, o czym pisałem również przy ogniwach tracących parametry przez pozornie pomocny dodatek chemiczny.
Czytaj też: Potężny zastrzyk mocy dla akumulatorów. Naukowcy znaleźli niewykorzystany potencjał
Jednocześnie tym razem kolejne elementy układanki zaczynają do siebie pasować. Mamy wysoką sprawność, przyzwoitą powtarzalność, niezłą odporność, proces powlekania nadający się do skalowania i przede wszystkim możliwość pracy poza ochronną atmosferą laboratoryjną. Najnowsza praca nie dowodzi jednak jeszcze, że za kilka lat dachy zostaną pokryte panelami o sprawności ponad 30%. Pokazuje jednak, że naukowcy zaczynają projektować te ogniwa nie tylko tak, żeby działały najlepiej, ale również tak, żeby pewnego dnia można je było rzeczywiście produkować.
Źródła: Nature Sustainability, pv magazine, LONGi
