Perowskitowe ogniwa słoneczne upatrywane są jako technologia, która ma zastąpić w przyszłości krzemowe moduły – przynajmniej takie są nadzieje. Rio Ishikawa z japońskiego Uniwersytetu Saitama w ostatnim czasie prowadził zaawansowane prace nad opracowaniem cienkowarstwowych ogniw słonecznych z perowskitu o wysokiej wydajności.
Czytaj też: Krzemowe ogniwa słoneczne mają poważnego konkurenta. Alternatywa właśnie zyskała dwa duże argumenty
Jak dowiadujemy się z artykułu naukowego na łamach Next Materials, chodzi dokładnie o nowatorską technologię produkcji modułów z użyciem pewnego kwasu fosforowego, który okazuje się być prawdziwym game-changerem. W ten sposób uzyskuje się ogniwo pozbawione jonów metyloamoniowych (MA) przyczyniających się do niestabilności termicznej urządzenia i spadku jego wydajności.
Japończycy opracowują ogniwa słoneczne niemniej zaawansowane technologicznie jak Chińczycy
Naukowiec tłumaczy, że podstawową innowacją w jego działaniach był roztwór kwasu fosforowego fluorowanego (ang. TPFP, fluorinated phosphoric acid), który włączono do prekursora materiału perowskitowego. Niska energia powierzchniowa TPFP sprawia, że związek sam się organizuje oraz formuje specjalną warstwę pasywującą na ogniwie słonecznym.
Czytaj też: Chiny naświetlały ogniwa słoneczne ponad 1000 godzin i nic. Czy to powód do dumy?
Rozprowadzenie związku na absorberze wykonano metodą spin-cast przy prędkości 3000 obrotów na minutę i dokonano tego przez osadzeniem warstwy transportującej dziury (HTL). Pozostałe elementy struktury ogniwa perowskitowego wyglądały konwencjonalnie: podłoże zbudowano ze szkła i tlenku cynowo-fluorowego (FTO), warstwę transportującą elektrony – z tlenku cyny, warstwę transportującą dziury – z Spiro-OMeTAD, a wierzchni kontakt – ze srebra.
Testy prototypowego modułu wykazały wzrost sprawności konwersji energii w porównaniu do modelu referencyjnego bez zastosowanego TPFP. Wydajność wyniosła 20,5 proc., napięcie obwodu otwartego 1,04 V, gęstość prądu zwarciowego 25,9 mA/cm2, a współczynnik wypełnienia 76,2 proc. Wyniki te pokazują, że zaproponowana przez Japończyków metoda wytwarzania warstwy pasywacyjnej przy użyciu TPFP ma praktyczny sens i może być wykorzystana w komercyjnej produkcji perowskitowych modułów.
Czytaj też: Perowskitowe ogniwa słoneczne dostały wsparcie. Są wydajniejsze i bardziej stabilne
Badania z Japonii mają o tyle ważniejszy wymiar, że były prowadzone przez naukowców z innego kraju niż Chiny. W ostatnich kilku latach zdaje się coraz częściej, że fotowoltaikę perowskitową pod względem dokonań naukowych chce „przejąć” Państwo Środka. Poza Japonią intensywne prace nad tą technologią prowadzone są m.in. w Korei Południowej, Arabii Saudyjskiej, Niemczech, jak również w Polsce.