W ostatnich latach prowadzone są badania nad perowskitowymi ogniwami fotowoltaicznymi, a ich wydajność ciągle wzrasta. Teraz naukowcy skupiają się nad poprawą ich stabilności i wytrzymałości.

„Poprawa stabilności perowskitowych ogniw PV jest bardzo dużym wyzwaniem”, tłumaczy dr Chang Kook Hong z Chonam National Univiersity w Południowej Korei.

Perowskity to grupa minerałów, która ma strukturę podobną do tlenku tytanu wapnia, odkryta w 1839 roku w górach Uralu. Ich ogólną formułę zapisać można jako ABX₃, gdzie A i B to kationy – dodatnio naładowane jony metaliczne – a X to ujemnie naładowany anion.

Perowskity mogą być bardzo tanio syntezowane chemicznie, a następnie nanoszone w postaci cienkich warstw. Dr Hong wraz z współpracownikami opracował metodę syntezy perowskitów, która pozwala na proste połączenie cienkich warstw tego materiału na powierzchni porowatego tlenku niklu, pełniącego rolę warstwy transportowej dla dziur (dodatnio naładowanych kwazicząstek w półprzewodnikach). Ich ogniwo PV wykorzystuje blendę dwóch perowskitów: FAPbI₃ oraz MAPbBr₃ jako warstwę aktywną. Warstwy te są następnie pokrywane nanocząstkami tlenku cynku, które pełnią rolę transporterów elektronów i chronią perowskity przed dostępem tlenu.

„Udało nam się zoptymalizować tlenkowe warstwy przewodzące dziury i elektrony tak, że dodatkowo zapewniają one ochronę warstwy aktywnej przed tlenem. Dzięki temu otrzymujemy bardzo wydajne i stabilne na powietrzu ogniwo fotowoltaiczne”, tłumaczy współautor badań dr Sawanta Mali. „Naszym głównym celem było zastąpienie drogich i niestabilnych warstw transportujących dziury, stabilnymi tlenkami metali”.

Otrzymane ogniwo wykazuje wydajność konwersji na poziomie ponad 19% i moc 23 mA/cm². Napięcie rozwartego ogniwa wynosi 1,076 V. Co najważniejsze system ten jest stabilny – po pięciu miesiącach wydajność spadła jedynie o 20% początkowej wartości.

Zespół uważa, że jego metoda produkcji ogniw PV jest właśnie tą, która pozwoli na produkcję komercyjnych układów. „Póki co jesteśmy ograniczenia skalą laboratoryjną, ale uważamy, że ta architektura sprawdzi się także w przypadku przemysłowo produkowanych ogniw”, podsumowuje dr Hong.

Źródło: phys.org

Fot.: Canva

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.