Naukowcy z nigeryjskiego Uniwersytetu w Beninie podzielili się w Scientific Reports własną wizją zaawansowanej technologicznie fotowoltaiki. Opracowali oni odwrócone perowskitowe ogniwa słoneczne bez użycia „przezroczystych tlenków przewodzących”, czyli tzw. TCO stosowanych w stykach pasywacyjnych. Dlaczego w taki właśnie sposób?
Czytaj też: USA demonstrują ogniwa słoneczne z toksycznym składnikiem. Taka ma być fotowoltaika?
Motywacją do zaprojektowania takich ogniw była chęć obniżenia kosztów produkcji perowskitowych modułów oraz sprawienie, że będą one przyjaźniejsze dla środowiska. Do TCO zalicza się wiele tlenków takich jak tlenek cynku (ZnO), tlenek indu i cyny (ITO) czy tlenek cyny (SnO2). Mają one właściwości przewodzące i od dawna są znane jako dobre materiały budulcowe dla konkretnych warstw w ogniwach słonecznych. TCO znamy również z branży produkującej ekrany, wyświetlacze, jak również z aplikacji korzystających ze sztucznej inteligencji i wirtualnej rzeczywistości (VR).
Fotowoltaika perowskitowa w nowym wydaniu. Projekt Nigeryjczyków jest wyjątkowy
Nigeryjscy uczeni postanowili jako pierwsi opracować ogniwo bez TCO, bez składników krzemowych oraz bez związków organicznych transportujących dziury. W swojej pracy wykorzystali popularny program SCAPS-1D służący do symulacji nowych konfiguracji cienkich ogniw słonecznych. Zatem mamy do czynienia tutaj nie z żywym modelem badawczym, ale teoretycznym projektem, który być może doczeka się realizacji.
Czytaj też: Fotowoltaika święci triumfy, ale jest tylko jeden problem. OZE w Polsce produkuje ogromną ilość energii
Zatem, przechodząc do konkretów, uczeni przyjęli następujący skład ogniwa. Warstwą absorbującą był materiał perowskitowy o wzorze CH3NH3SnI3 charakteryzujący się pasmem wzbronionym na poziomie 1,3 eV. Warstwą transportującą elektrony był tlenek cynku, a transportującą dziury – tlenek miedzi (Cu2O), do którego zalet należą niska cena w porównaniu do organicznych odpowiedników czy wysoki współczynnik pochłaniania.
Podczas symulacji wykazano, że w warunkach standardowego oświetlenia urządzenie mogłoby osiągnąć sprawność konwersji energii na poziomie 30,17 proc., napięcie w obwodzie otwartym 1,0867 V, a gęstość prądu zwarciowego 33,5 mA/cm2. Współczynnik wypełnienia wyniósłby 82,88 proc. Naukowcy nie wspominają ani słowem o ewentualnym stanie żywotności ogniwa – czy byłoby w stanie działać na takim poziomie przez 100 czy 10 000 godzin?
Czytaj też: Fotowoltaika dostaje drugie życie. Naukowcy zaprezentowali wyjątkową technologię
Bez względu na to zapewniają, że ich projekt ogniwa toruje drogę dla taniej, ekologicznej i prostszej w budowie perowskitowej technologii. Czy taka faktycznie będzie fotowoltaika w przyszłości? Czekamy na te odpowiedź tak naprawdę już dłuższy czas i wciąż pozostajemy w niewiedzy.