Naukowcy z Państwa Środka pochwalili się bowiem wysoką wydajnością ogniw ich autorstwa. Wykonane na bazie perowskitu, czyli zdecydowanie tańszej alternatywy dla krzemu, torują drogę do skutecznego wytwarzania energii ze słońca. Za tym niewątpliwym sukcesem stoją przedstawiciele Huazhong University of Science and Technology, którzy wyniki swoich badań zaprezentowali na łamach Nature Communications.
Czytaj też: Jak rezygnacja z chińskich surowców wpłynie na europejską transformację energetyczną?
Chodzi o tandemowe ogniwa słoneczne, których zmierzona sprawność konwersji mocy wyniosła 28,49%. Całkowicie perowskitowa konstrukcja wykazuje przy tym napięcie obwodu otwartego wynoszące 2,13 V, gęstość prądu zwarciowego na poziomie 16,06 mA cm-2 i współczynnik wypełnienia opiewający na 84,19%.
Przy niewątpliwych zaletach perowskitów w kontekście zastosowań z zakresu fotowoltaiki, naukowcy musieli uporać się z pewnymi ograniczeniami tej technologii. Do takowych można było zaliczyć przede wszystkim problemy ze stabilnością oraz kwestie optymalizacji wydajności. Może się jednak okazać, iż owe aspekty należą już do przeszłości, a krzem ma bardzo poważnego rywala.
Tandemowe ogniwa słoneczne na bazie perowskitu, które zostały zaprojektowane przez chińskich naukowców, cechują się stabilnością i wysoką wydajnością
Do osiągnięcia sukcesu doprowadziło rzekomo wykorzystanie nowatorskiego podejścia. Chińscy naukowcy zastosowali technikę rekonstrukcji powierzchni opracowaną tak, by ograniczyć defekty występujące w górnej komórce perowskitowej z szeroką przerwą z cyny i ołowiu. Im więcej defektów, tym liczniejsze problemy z wydajnością ogniwa, dlatego ich zwalczanie jest bardzo istotne.
Oczywiście samo zrozumienie tej zależności to tylko niewielka część badań. Potrzeba jeszcze skutecznych działań pozwalających na zwalczanie defektów. W tym celu Chińczycy zastosowali dwie substancje w formie modyfikatorów powierzchni: BDA oraz EDAI2. Tym sposobem powstały wysokiej jakości ogniwa cechujące się zdecydowanie niższą liczbą defektów niż miało to miejsce wcześniej.
Czytaj też: O tym recyklingu fotowoltaiki się mówi. Rusza inwestycja na niewyobrażalną skalę
Usprawniony transport nośników ładunku, ograniczone straty energii na styku perowskitu z warstwą transportującą elektrony to kolejne zalety wykazywane przez tę nową konstrukcję. Później przyszła pora na testy, których rezultaty zdecydowanie mogą nastrajać optymistycznie. Poza wysoką wydajnością członkowie zespołu badawczego zwracają uwagę na długotrwałe utrzymywanie tej przydatności. Po 550 godzinach ciągłej pracy ogniwa zachowały aż 79,7% swojej pierwotnej wydajności.
Utrzymanie stabilności przez perowskity było do tej pory istotnym problemem, dlatego jego zwalczenie może odegrać ważną rolę w popularyzacji tej technologii. A im więcej opcji dostępnych na rynku, tym lepiej dla potencjalnych klientów oraz środowiska naturalnego korzystającego na odchodzeniu od eksploatacji paliw kopalnych. OZE, jak pokazują ostatnie lata, naprawdę zaczynają się liczyć.
