Ogniwa perowskitowe od lat są przedmiotem intensywnych badań, ze względu na swoje wyjątkowe właściwości – charakteryzują się wysoką efektywnością przy niskich kosztach produkcji. W porównaniu do tradycyjnych ogniw krzemowych, perowskity mogą oferować wyższą wydajność przy mniejszych nakładach surowcowych i energii potrzebnej do produkcji.
Czytaj też: Wielowarstwowe perowskity! Japończycy otwierają drzwi do nowych technologii
Jednak dotychczas ich zastosowanie w przemyśle ograniczała ich krótka trwałość, zwłaszcza w trudnych warunkach atmosferycznych, takich jak wysoka wilgotność czy ekspozycja na promieniowanie UV. Naukowcy z Northwestern University opracowali powłokę ochronną, która rozwiązuje te problemy i znacznie zwiększa żywotność ogniw perowskitowych. Szczegóły opisano w czasopiśmie Science.
Ogniwa perowskitowe z kluczowym ulepszeniem
Przełomowa powłoka ochronna oparta na amidynowych ligandach, pasywuje powierzchnię perowskitu, chroniąc go przed działaniem wilgoci i promieniowania UV. Zastosowanie tej technologii pozwoliło na trzykrotne wydłużenie żywotności ogniw perowskitowych, które teraz mogą funkcjonować w bardziej wymagających warunkach, takich jak zmieniające się temperatury czy intensywne nasłonecznienie. Co więcej, dzięki tej innowacyjnej powłoce, ogniwa osiągnęły także sprawność konwersji energii na poziomie 26 proc., co stawia je blisko granic wydajności ogniw krzemowych.
Czytaj też: USA i Chiny ręka w rękę po najlepsze perowskity świata. Wydajność ogniw zwala z nóg
Prof. Mercouri Kanatzidis mówi:
Nowa powłoka nie tylko zwiększa stabilność materiału, ale również pozwala na poprawę jego wydajności w rzeczywistych warunkach użytkowania. Dzięki zastosowanej technologii ogniwa mogą teraz lepiej opierać się wpływom zewnętrznym, takim jak wilgoć czy promieniowanie UV, które do tej pory były głównym czynnikiem powodującym ich szybkie zużycie.
Ogniwa perowskitowe stały się jedną z najważniejszych technologii w kontekście odnawialnych źródeł energii. W miarę jak rośnie zapotrzebowanie na tanie i efektywne źródła energii słonecznej, technologia perowskitów zaczyna być traktowana jako alternatywa dla powszechnie stosowanych ogniw krzemowych. Wydajność ogniw perowskitowych, która przez lata oscylowała wokół 22-23 proc., może teraz wzrosnąć do poziomu 26 proc., co sprawia, że stają się one konkurencyjne pod względem wydajności w stosunku do krzemu. Dodatkowo ich niższy koszt produkcji sprawia, że technologia ta może stać się kluczowym elementem w dążeniu do globalnego rozwoju energii odnawialnej.
Równocześnie, rozwiązanie problemu trwałości ogniw perowskitowych może zrewolucjonizować rynek fotowoltaiki. Obecnie jednym z głównych wyzwań w tej branży jest zwiększenie wydajności i trwałości paneli w trudnych warunkach zewnętrznych, co utrudnia masowe wdrożenie technologii. Nowa powłoka ochronna opracowana przez zespół z Northwestern University może stać się kamieniem milowym w rozwoju technologii perowskitów i przyspieszyć ich wprowadzenie na szeroką skalę.