Dwuwymiarowe perowskity wyprą ogniwa krzemowe?

Cena fotowoltaiki spadła już wielokrotnie od czasu, kiedy technologia ta dopiero raczkowała. Naukowcy z całego świata nieustannie zajmują się badaniami nowych i znanych od dawna materiałów, aby podnieść ich jakość – chodzi tu głównie o zwiększenie ilości światła konwertowanego na elektryczność. W tym celu prowadzone są drobiazgowe ulepszenia struktury kryształu krzemowego, z którego zbudowane jest ogniwo fotowoltaiczne. To właśnie materiał wolny od zanieczyszczeń stanowi podstawę dalszego wzmocnienia jakości tych paneli. Jest to szczególnie ważne, gdyż defekty w strukturze kryształu krzemu mają możliwość wpływania na ruch elektronów, obniżając przez to właściwości przewodzące tworzywa.

Należy jednak mieć świadomość, że coraz częściej przy budowie urządzeń opartych na fotowoltaice inwestuje się w perowskity, dzięki którym można osiągnąć bardziej spektakularne efekty, niż podczas korzystania z ogniw krzemowych. Takie właśnie podejście zastosowali naukowcy z KAUST, jednego z wiodących uniwersytetów Arabii Saudyjskiej. Wyprodukowali oni dwuwymiarową strukturę, łączącą elementy organiczne i nieorganiczne, która okazała się o wiele doskonalsza pod względem materiałowym od istniejącej, posiadającej trójwymiarowe warstwy.

Zdaniem badaczy to rozwiązanie może wyznaczyć kierunek rozwoju fotowoltaiki na przyszłe lata, gdyż zastosowanie opracowanej przez nich struktury umożliwia uzyskiwanie poziomów czystości materiału niedostępnych dla zwykłego krzemu. Należy zatem odłożyć do lamusa dość powszechny pogląd, że ze względu na metodę produkcji perowskitów, polegającą na wykorzystaniu roztworu, nie da się konkurować stopniem jej czystości z tradycyjnym krzemem nakładanym warstwowo.

Ze względu na niskie koszty materiałów potrzebnych do budowy hybrydowego ogniwa jego cena jest niższa od standardowych, krzemowych rozwiązań. Zarówno ołów, jak i halogeny, czyli pierwiastki z 17. grupy układu okresowego, są względnie powszechnie dostępne; całość uzupełnia fragment organiczny – w tym przypadku fenyloetyloamina. Dopiero na tak zbudowaną strukturę naukowcy nałożyli złotą elektrodę, a następnie zbadali właściwości całości. Wynik eksperymentu ich zszokował: okazało się, że nowa struktura posiada kilka tysięcy razy mniej defektów niż jej krzemowy odpowiednik.

Ciągle trwają badania, które mają wyjaśnić przyczyny tak wysokich parametrów nowoodkrytego materiału. Część naukowców podejrzewa, że efekt ten jest zasługą fragmentu organicznego, który
w bliżej nieznany sposób stabilizuje całą strukturę. Niespodziewane właściwości tego materiału mogą stać się podstawą przyszłych badań, które spróbują dokładniej wyjaśnić to zjawisko.

Previous Article

Przełom w walce ze smogiem – kopciuchy odchodzą do lamusa

Next Article

Busko-Zdrój wybiera odnawialne źródła energii

Dodaj komentarz