Odpad rolniczy zagwarantował ogniwom słonecznym rekordową wydajność
Tradycyjne ogniwa słoneczne perowskitowe często opierają się na polimerach pochodzących z ropy naftowej, co budzi obawy środowiskowe oraz komplikuje proces produkcyjny ze względu na problemy z ich rozpuszczalnością. Aby przezwyciężyć te wyzwania, zespół badawczy z Uniwersytetu Technologicznego Nanyang (NTU) w Singapurze opracował metodę wykorzystania furanu, a więc polimeru pozyskiwanego z produktów ubocznych rolnictwa. Tak rozpoczęła się droga do przełomowego odkrycia w dziedzinie fotowoltaiki, bo owocem prac naukowców okazało się hybrydowe organiczno-nieorganiczne ogniwo słoneczne perowskitowe (HPSC), które osiągnęło imponującą wydajność konwersji energii na poziomie 21,39%.
Czytaj też: Największe na świecie urządzenie fotowoltaiczne działa zupełnie inaczej niż konwencjonalne panele słoneczne
Ten badawczy sukces ma nie tylko ustanawiać nowy standard dla technologii solarnych opartych na odpadach, ale także rozwiązywać kluczowe problemy związane ze zrównoważonym rozwojem i produkcją. Furano-podobne polimery, a w tym PBDF-DFC, charakteryzują się bowiem wysoką rozpuszczalnością w roztworach prekursora perowskitu, co upraszcza proces produkcji ogniw i jednocześnie czyni go bardziej przyjaznym dla środowiska. Samo zastosowanie PBDF-DFC w strukturze ogniw perowskitowych doprowadza też do znaczącej poprawy ich wydajności.
Czytaj też: Kesteritowe panele słoneczne osiągają niesamowite wyniki. Co to oznacza dla branży?
Badania laboratoryjne wykazały, że ogniwa słoneczne wzbogacone o polimer furano-podobny osiągnęły wydajność na poziomie 21,39%, przewyższając 19,84% uzyskane w ogniwach kontrolnych bez tego dodatku. Wykazały też zwiększenie gęstości prądu zwarciowego z 22,81 mA/cm² do 24,17 mA/cm², a nawet odznaczyły się okazalszą stabilnością, bo po 1100 godzinach pracy, furanowe ogniwa słoneczne utrzymały 90% swojej wydajności, podczas gdy standardowe ogniwa zachowały zaledwie 52% początkowej sprawności. Innymi słowy, to rzeczywiście ogromny krok naprzód w kierunku trwałych i wydajnych ogniw słonecznych opartych na materiałach odnawialnych.
Czytaj też: Fotowoltaika i panele słoneczne w Polsce. Był sukces, teraz są obawy
Udane włączenie polimerów pochodzących z biomasy, takich jak PBDF-DFC, do ogniw perowskitowych stanowi ogromne osiągnięcie na potencjalnie niekończącej się drodze do bardziej ekologicznych i wydajnych systemów solarnych. Jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem, doprowadzi do zmniejszenia zależności od paliw kopalnych, ograniczenia kosztów produkcji i nawet zwiększenia trwałości paneli słonecznych. Nadal jednak najważniejsze jest to, żeby tego typu osiągnięcie w laboratorium “wyszło na świat”, a nie sprowadziło się wyłącznie do naukowej publikacji, którą znajdziecie w czasopiśmie Advanced Functional Materials.