Chiński przełom w odwróconych perowskitowych modułach fotowoltaicznych
W tej chwili możemy śmiało stwierdzić, że perowskitowe ogniwa słoneczne są przyszłością fotowoltaiki. Wykorzystują materiał o charakterystycznej strukturze krystalicznej, zwanej perowskitem, który skutecznie pochłania światło i przekształca je w energię elektryczną. W tej chwili istnieją dwa główne typy architektury tych ogniw, bo te o zarówno konwencjonalnej strukturze n-i-p, które posiadają warstwę transportującą elektrony (ETL) na dole i warstwę transportującą dziury (HTL) na górze, jak i odwróconej (p-i-n), w której układ ten jest po prostu wywrócony do góry nogami (HTL na dole i ETL na górze). Taka odwrócona konstrukcja nie jest jakimś przejawem buntu dla porządku, bo oferuje takie zalety jak zmniejszona histereza oraz zwiększona stabilność, co czyni ją przedmiotem intensywnych badań.
Czytaj też: Pracowali nad tym dniami i nocami. Organiczny akumulator potrafi więcej niż myślisz
Teraz z kolei chińscy naukowcy osiągnęli znaczący postęp w technologii energii słonecznej, opracowując właśnie te drugie, a więc odwrócone perowskitowe moduły fotowoltaiczne, które utrzymują 94% swojej wydajności po 1000 godzin ciągłej pracy. Zespół specjalistów osiągnął to poprzez wprowadzenie dodatków pyrrodiazolowych (PZ) do perowskitowych warstw opartych na jodku formamidyniowym (FAI). Ta innowacja poprawia stabilność warstw perowskitu i umożliwia produkcję na dużą skalę przy użyciu metody slot-die coating bez konieczności utrzymywania specyficznych warunków na halach produkcyjnych.
Dodatki PZ działają poprzez tworzenie silnych interakcji z jodkiem ołowiu (PbI₂) i FAI, co zmniejsza agregację koloidalną. Efekt? Jednorodne warstwy perowskitowe o mniejszej liczbie defektów, co przekłada się na lepszą wydajność i trwałość ogniw. Zastosowane podejście pozwoliło zespołowi badawczemu na opracowanie miniaturowych modułów słonecznych o maksymalnej wydajności rzędu 21,5% oraz certyfikowanej na poziomie 20,3%. Co istotne, moduły te zachowały 94% początkowej wydajności po 1000 godzin ciągłego naświetlania przy wilgotności względnej wynoszącej 65%.
Czytaj też: Akumulatorowa rewolucja? Spojrzeli tam, gdzie czai się największy problem
Bazując na tym sukcesie, zespół badawczy planuje teraz skupić się na optymalizacji wydajności i stabilności wielkopowierzchniowych tandemowych ogniw perowskitowo-krzemowych. Połączenie najlepszych cech obu materiałów może prowadzić do jeszcze wyższej wydajności oraz bardziej wytrzymałych systemów fotowoltaicznych. Dlatego też najnowszy przełom stanowi kluczowy krok w kierunku dalszej komercjalizacji technologii perowskitowych ogniw słonecznych. Możliwość produkcji stabilnych, wydajnych i skalowalnych modułów perowskitowych przy użyciu kompatybilnych z przemysłem technik, przybliża nas do ich integracji z głównym nurtem systemów energii słonecznej.
Czytaj też: Najmniejszy supersamochód świata na sprzedaż. Ta historia jest niesamowita
Stworzenie odwróconych perowskitowych modułów fotowoltaicznych o długotrwałej wysokiej wydajności stanowi istotny kamień milowy w technologii odnawialnych źródeł energii. Dzięki tak innowacyjnemu podejściu do inżynierii materiałowej i skalowalnym procesom produkcji ten przełom przybliża nas do przyszłości, w której trwałe i wydajne ogniwa perowskitowe odegrają kluczową rolę w globalnym sektorze energetycznym.