Jedna cząstka odmienia oblicze ogniw słonecznych. Rewolucyjna technologia czeka za rogiem

Okazuje się, że wprowadzenie cząsteczki znanej jako CPMAC do struktury ogniw słonecznych zapewnia zauważalny wzrost wydajności i żywotności takich urządzeń. Udowodnili to autorzy publikacji, która trafiła niedawno na łamy Science.
Jedna cząstka odmienia oblicze ogniw słonecznych. Rewolucyjna technologia czeka za rogiem

W artykule czytamy o sprawności konwersji energii rosnącej w takim wariancie o 0,6%. Syntetyczna molekuła została wykorzystana w odniesieniu do ogniw perowskitowych, które zyskują coraz większą popularność ze względu na ich niższe koszty produkcji oraz kuszącą wydajność w zestawieniu z wariantami krzemowymi. 

Czytaj też: Chińczycy znowu wygrali fotowoltaiczny wyścig. Ich elastyczne ogniwa słoneczne biją rekordy

Do pozyskania CPMAC wykorzystuje się buckminsterfulleren, czyli fuleren węgla-60. Naukowcy związani z centrum CREST wyjaśniają, że już od kilku lat stosowano tę formę węgla w formie składnika ogniwa słonecznych na bazie perowskitu. Niestety, choć takie podejście zapewniało pewne korzyści, to zarazem stanowiło źródło problemów. Te wynikały ze słabych oddziaływań między perowskitem a węglem-60. W konsekwencji spadała stabilność takich urządzeń.

Stosując alternatywne rozwiązanie w postaci CPMAC członkowie zespołu badawczego doprowadzili do zgoła odmiennych rezultatów. Jak wykazali, właściwości elektroniczne ogniw uległy poprawie. Przełożyło się to nie tylko na wzrost wydajności (o 0,6% względem podstawowej wersji), ale również na długoterminową żywotność. 

Wprowadzenie cząstki CPMAC do ogniw słonecznych na bazie perowskitu umożliwiło zwiększenie ich wydajności i żywotności

Jak wynika z przekazanych informacji, w wersji wykorzystującej cząstkę CPMAC inżynierowie osiągnęli wydajność wynoszącą około 26 procent. Po 2100 godzinach działania w warunkach odzwierciedlających oświetlenie światłem słonecznym w temperaturze 65 stopni Celsjusza takie urządzenie doświadczyło około 2-procentowej degradacji. Minimoduły złożone z czterech podogniw działające w 55 stopniach Celsjusza osiągnęły natomiast 23% sprawności konwersji energii i zaliczyły niemal 9-procentowy wskaźnik degradacji.

Czytaj też: Niczym paliwo jądrowe w fotowoltaice. Stworzyli materiał 300% wydajniejszy od dzisiejszych paneli

I nawet jeśli niewielkie wzrosty wydajności można uznać za mało znaczące dla przeciętnego użytkownika, to już na większą skalę takie różnice dają zauważalne efekty. Duże elektrownie, na przykład o mocy 1GW, mogłyby dzięki temu dostarczyć dodatkowej energii spełniającej zapotrzebowanie kilku tysięcy gospodarstw domowych. Warto zarazem podkreślić, iż wprowadzone zmiany doprowadziły do około 3-krotnego wzrostu wytrzymałości interfejsu względem sytuacji sprzed eksperymentów.