Rewolucja w energetyce słonecznej. Wystarczy tlenek cyny, aby odmienić ogniwo perowskitowe
Ogniwa perowskitowe to ciągle stosunkowo nowa, a do tego innowacyjna technologia, która od wielu lat obiecuje zrewolucjonizowanie rynku fotowoltaiki. Naukowcy ciągle dążą do uczynienia z nich godnego konkurenta ogniw krzemowych, które trafiły do masowego użytku przede wszystkim przez swoją trwałość oraz stabilność. Tak się bowiem składa, że ogniwa perowskitowe są od dawna doceniane za swoją zdolność do konwersji światła słonecznego na energię elektryczną z imponującą wydajnością, ale ciągle borykają się z problemem trwałości właśnie. Dlatego też naukowcy ciągle walczą o zwiększenie ich trwałości i zastąpienie tradycyjnych organicznych materiałów (pokroju fulerenu) w warstwie transportującej elektrony, które, choć spisują się dobrze, to są podatne na degradację.
Czytaj też: Rewolucyjne ogniwo słoneczne. Naukowcy stworzyli wyjątkowe 2w1, którego potrzebuje świat
Jedni z tych specjalistów połączyli swoje siły na City University of Hong Kong (CityUHK) i postawili na warstwę, która wyniosła ogniwa perowskitowe na zupełnie nowe wyżyny wydajności i trwałości, dorzucając swoje trzy grosze do przyszłości energetyki. Zespół ze wspomnianego uniwersytetu rozwiązał problem z degradacją ogniw perowskitowych, podmieniając organiczne materiały na tlenek cyny (SnO₂), a więc nieorganiczny materiał znany ze swojej stabilności i odporności. Zastosowanie techniki zwanej osadzaniem warstw atomowych umożliwiło stworzenie warstwy tlenku cyny o zmniejszonej zawartości tlenu, co z kolei poprawiło zarówno wydajność, jak i długoterminową stabilność ogniwa.
Czytaj też: Nowe ogniwo perowskitowe z Chin prześciga konkurencję. Sprawność powyżej 25%
To właśnie wspomniana technika pozwoliła naukowcom precyzyjnie dostosować zawartość tlenu w warstwie SnO₂, a to zaowocowało grubszą i trwalszą warstwą transportującą elektrony. Efekt? Ogniwo perowskitowe zachowujące około 95% swojej 25-procentowej wydajności konwersji energii słonecznej na prąd po 2000 godzinach pracy w ciągłych, wymagających warunkach. Pamiętajmy, że większość istniejących ogniw perowskitowych traci znaczną część swojej wydajności po zaledwie kilkuset godzinach pracy, co sprawia, że ten wynik jest prawdziwym przełomem.
Czytaj też: Arabscy naukowcy stworzyli ogniwo fotowoltaiczne z niebotyczną wydajnością 33,7%
Ten przełom nie tylko gwarantuje wyższą wydajność ogniw perowskitowych, ale także upraszcza proces produkcji. Dzięki zastąpieniu materiałów organicznych nieorganicznym tlenkiem cyny, koszty materiałów maleją, a proces staje się bardziej zoptymalizowany. To z kolei stawia tę technologię w doskonałej pozycji do szeroko zakrojonych zastosowań komercyjnych. Teraz zespół naukowców planuje skalowanie tej technologii do większych modułów fotowoltaicznych i ma na celu wprowadzenie jej do użytku komercyjnego w ciągu najbliższych pięciu lat, dlatego możemy być pewni, że to nowe odkrycie nie dotyczy tylko tworzenia bardziej wydajnych paneli słonecznych. Tak naprawdę to kluczowy krok w kierunku zrównoważonej, czystej przyszłości energetycznej.