Perowskitowe panele s?oneczne (PSC – perovskite solar cell) s? jednym z najbardziej dynamicznych obszarów badań w sektorze fotowoltaiki. Perowskit mo?e przyczyni? si? do rewolucji w bran?y energetyki s?onecznej, a odkrycia kolejnych badaczy tylko przy?pieszaj? jej nadej?cie. Stworzony przez naukowców z Hong Kongu odwrócony panel perowskitowy osi?gn?? rekordow? wydajno?? na poziomie 25,6%.

Rekordowa wydajno?? i wyj?tkowa stabilno?? termalna

Badacze z City University of Hong Kong (CityU) stworzyli odwrócony panel perowskitowy na bazie samoorganizuj?cej si? monowarstwy cz?steczek. Dzi?ki warstwie tlenku niklu, urz?dzenie by?o w stanie wykaza? rekordow? wydajno?? na poziomie 25%. Wynalazek okaza? si? te? mie? wyj?tkowo du?? stabilno?? termaln? – po ponad 1000 godzinach pracy w temperaturze rz?du 65°C, panel zachowa? 90% swojej wydajno?ci.

Prze?omowo?? odkrycia kryje si? za skomplikowanymi poj?ciami naukowymi. Wyja?nijmy wi?c o co chodzi i dlaczego tak du?a wydajno?? to wa?ny krok na drodze ku rewolucji energetycznej. Panele perowskitowe wyst?puj? w dwóch g?ównych odmianach – zwyk?ej (PSC) i odwróconej (IPSC). Pierwsze z nich skonstruowane s? w formule “n-i-p”, gdzie ?wiat?o wpada do panelu przez warstw? transportuj?c? elektrony, a nast?pnie trafia do tak zwanej warstwy transportuj?cej dziury (HTL – hole-transport layer), by potem by? “przerobionym” na pr?d. IPSC maj? odwrotn? budow?, a wi?c “p-i-n” – ?wiat?o najpierw pada na HTL, a dopiero potem na warstw? transportuj?c? elektrony.

Jaka w praktyce jest ró?nica mi?dzy tymi dwoma rozwi?zaniami? PSC s? bardziej wydajne – ostatni rekord pad? w kwietniu tego roku i wyniós? 33,7%. Niestety ich stabilno?? jest niska, a wi?c nie zachowuj? wysokiej wydajno?ci na d?ugo, zw?aszcza w ekstremalnych warunkach temperaturowych. Dlatego równolegle nauka rozwija równie? IPSC, które mimo mniejszej wydajno?ci s? znacznie bardziej stabilne i potrafi? utrzyma? dobr? jako?? pracy na jednolitym poziomie mimo skrajnych temperatur. Obydwa typy paneli perowskitowych s? w stanie produkowa? energi? nie tylko ze ?wiat?a s?onecznego, ale równie? sztucznego.

Pierwsze na ?wiecie perowskitowe cenniki fotowoltaiczne polskiej firmy s? testowane na stacji benzynowej Orlenu

Cienka warstwa moleku? pomog?a utrzyma? wysok? stabilno??

Naukowcy z CityU stworzyli IPSC o rekordowej wydajno?ci i du?ej stabilno?ci dzi?ki samoorganizuj?cej si? monowarstwie (SAM – self-assembled monolayer) moleku? opartych na nanocz?steczkach tlenku niklu. Bez wchodzenia w szczegó?y – SAM to bardzo cienka warstwa pojedynczych cz?stek elementarnych, która spontanicznie tworzy si? na danej powierzchni. Pocz?tkowe wyniki badań z u?yciem SAM-u na panelu nie wi?za?y si? jednak z sukcesem.

– Odkryli?my, ?e wp?yw wysokiej temperatury powoduje rozpad wi?zań chemicznych mi?dzy moleku?ami SAM-u, co negatywnie wp?ywa na dzia?anie urz?dzenia. Naszym rozwi?zaniem by?o dodanie odpornej na temperatury zbroi – warstwy nanocz?steczek tlenku niklu z u?o?onym na górze SAM-em. Uda?o si? to osi?gn?? przez po??czenie ró?nych podej?? eksperymentalnych i teoretycznych kalkulacji – czytamy w badaniu opublikowanym przez badaczy z CityU w magazynie “Science”.

Po??czenie odpowiednio dobranych warstw materia?ów pozwoli?o na stworzenie urz?dzenia, które charakteryzuje si? rekordow? wydajno?ci? je?li chodzi o odwrócone panele perowskitowe. Badania nad tym wyj?tkowym materia?em nadal trwaj?, a pobijanie kolejnych rekordów w tym, jak dobrze dzia?aj? i jak stabilne s? perowskity, sta?o si? przedmiotem naukowego wy?cigu, w którym kolejne granice osi?gaj? zespo?y badawcze z ca?ego ?wiata. Poprzedni rekord dla IPSC pad? w czerwcu tego roku – nale?a? do naukowców z Singapuru i wynosi? 24,35%, a wi?c zaledwie 1,25 punktu procentowego mniej ni? najnowsze osi?gni?cie zespo?u z Hong Kongu.

– Czytaj tak?e: Polska bogini s?ońca – Olga Malinkieiwcz, perowskity i s?oneczna rewolucja

?ród?o: pv-magazine.com, ceramics.org, focus.pl

Fot. City University of Hong Kong

Artyku? stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przys?uguj? swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu mo?liwe tylko za zgod? redakcji.