Międzynarodowa grupa naukowców działająca na Narodowym Uniwersytecie Singapuru (National University of Singapore, NUS) opracowała odwrócony panel perowskitowy w nowej technologii, co pozwoliło na osiągnięcie rekordowej wydajności 25,7%. W urządzeniu wykorzystano tlenki cyny z domieszkowanym antymonem oraz specjalną odmianę karbazolu. Poprzedni rekord został pobity o zaledwie 0,1 punktu procentowego.

Perowskity przyszłością fotowoltaiki? Naukowcy pracują nad rozwojem tej technologii

Panele perowskitowe to obecnie jedna z najintensywniej badanych technologii w sektorze fotowoltaiki. Panele PV stworzone z tego materiału są znacznie elastyczniejsze od tradycyjnych krzemowych konstrukcji oraz umożliwiają produkcję energii ze światła innego niż słoneczne.

Opracowywanie technologii perowskitowych nadal trwa. Zapewne dużo czasu minie, nim panele te będą w powszechnym użytku, ale grupy badawcze i firmy z całego świata codziennie pracują nad rozwiązaniami, które mają się do tego przyczynić. Przykładem są naukowcy skupieni wokół NUS, którym – dzięki opracowaniu materiału o specyficznej budowie fizycznej i chemicznej – udało się osiągnąć rekordową wydajność odwróconego panelu perowskitowego.

Dlaczego odwróconego? Typowe panele perowskitowe (PSC) są konstruowane w formule “n-i-p”, w której światło wpada do panelu przez warstwę transportująca elektrony, a następnie trafia do warstwy transportującej dziury (HTL – hole-transport layer), by następnie zostać przekonwertowanym na prąd. Tymczasem odwrócone panele (IPCS) to budowa “p-i-n” – światło wpada do panelu przez HTL i dopiero potem trafia na warstwę transportującą elektrony. PSC są wydajniejsze (rekordy wynoszą powyżej 30%), ale w przeciwieństwie do IPSC tracą dużo swojej wydajności po dłuższym czasie pracy.

Wyjątkowy rekord singapurskich badaczy

W październiku 2023 roku naukowcy z City University of Hong Kong stworzyli odwrócony panel o rekordowej wydajności 25,6%. Pobili tym samym o 1,25 punktu procentowego rekord badaczy z Singapuru, który padł w czerwcu 2023 roku. Singapurski zespół nie pozostał dłużny i niedawno ogłosił kolejny rekordowy wynik, większy o zaledwie 0,1 punktu procentowego. Odwrócony panel z NUS osiągnął wydajność rzędu 25,7%.

– O poprzednim rekordzie badaczy z Hong Kongu pisaliśmy tu: Rekord wydajności dla panelu perowskitowego. Naukowcy z Hong Kongu z wyjątkowym odkryciem

Jak udało się osiągnąć taki wynik? Badacze zastosowali w eksperymentalnej jednostce HTL wykonany ze specjalnej odmiany karbazolu (organiczny związek chemiczny obecny np. w środkach owadobójczych) zwanej Me-4PACz. Pomiędzy poszczególnymi warstwami panelu użyto również cienkiej warstwy wykonanej z tlenków cyny domieszkowanych antymonem (ATOx). Antymon to pierwiastek stosowany m.in. w stopach drukarskich, a także zapałkach.

Precyzyjne dobranie składników pozwoliło na uzyskanie nie tylko rekordowo wydajnego odwróconego panelu perowskitowego, ale też jednostki, która zachowała swoja wysoką wydajność przez długi czas. Po 500 godzinach pracy urządzenie wykorzystujące ATOx zachowało 93% inicjalnej wydajności, po 2000 godzinach pracy było to 90%. Co istotne, zastosowanie tlenków cyny pozwala na zmniejszenie spadków jakości pracy wraz ze wzrostem powierzchni panelu. Wspomniana rekordowa wartość 25,7% odnosiła się do urządzenia o powierzchni zaledwie 0,05 cm². W przypadku płytki mierzącej 1 cm² wydajność wynosiła 24,6%.

Polacy podbili Las Vegas – to technologiczny przełom! [WYWIAD]

Źródło: pv-magazine.com, news.nus.edu.sg

Fot. Canva (Gyuszko), NUS

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.