1200x628 4
Reklama

Instalacja fotowoltaiczna z magazynem energii

Poznaj orientacyjne koszty

Rekord wydajności dla panelu perowskitowego. Naukowcy z Hong Kongu z wyjątkowym odkryciem

Rekord wydajności dla panelu perowskitowego. Naukowcy z Hong Kongu z wyjątkowym odkryciem

Perowskitowe panele słoneczne (PSC – perovskite solar cell) są jednym z najbardziej dynamicznych obszarów badań w sektorze fotowoltaiki. Perowskit może przyczynić się do rewolucji w branży energetyki słonecznej, a odkrycia kolejnych badaczy tylko przyśpieszają jej nadejście. Stworzony przez naukowców z Hong Kongu odwrócony panel perowskitowy osiągnął rekordową wydajność na poziomie 25,6%.

CFF OPP 450 250 1CFF baner poziom B3 CFA 8.02
Reklama

Rekordowa wydajność i wyjątkowa stabilność termalna

Badacze z City University of Hong Kong (CityU) stworzyli odwrócony panel perowskitowy na bazie samoorganizującej się monowarstwy cząsteczek. Dzięki warstwie tlenku niklu, urządzenie było w stanie wykazać rekordową wydajność na poziomie 25%. Wynalazek okazał się też mieć wyjątkowo dużą stabilność termalną – po ponad 1000 godzinach pracy w temperaturze rzędu 65°C, panel zachował 90% swojej wydajności.

Przełomowość odkrycia kryje się za skomplikowanymi pojęciami naukowymi. Wyjaśnijmy więc o co chodzi i dlaczego tak duża wydajność to ważny krok na drodze ku rewolucji energetycznej. Panele perowskitowe występują w dwóch głównych odmianach – zwykłej (PSC) i odwróconej (IPSC). Pierwsze z nich skonstruowane są w formule “n-i-p”, gdzie światło wpada do panelu przez warstwę transportującą elektrony, a następnie trafia do tak zwanej warstwy transportującej dziury (HTL – hole-transport layer), by potem być “przerobionym” na prąd. IPSC mają odwrotną budowę, a więc “p-i-n” – światło najpierw pada na HTL, a dopiero potem na warstwę transportującą elektrony.

Jaka w praktyce jest różnica między tymi dwoma rozwiązaniami? PSC są bardziej wydajne – ostatni rekord padł w kwietniu tego roku i wyniósł 33,7%. Niestety ich stabilność jest niska, a więc nie zachowują wysokiej wydajności na długo, zwłaszcza w ekstremalnych warunkach temperaturowych. Dlatego równolegle nauka rozwija również IPSC, które mimo mniejszej wydajności są znacznie bardziej stabilne i potrafią utrzymać dobrą jakość pracy na jednolitym poziomie mimo skrajnych temperatur. Obydwa typy paneli perowskitowych są w stanie produkować energię nie tylko ze światła słonecznego, ale również sztucznego.

Cienka warstwa molekuł pomogła utrzymać wysoką stabilność

Naukowcy z CityU stworzyli IPSC o rekordowej wydajności i dużej stabilności dzięki samoorganizującej się monowarstwie (SAM – self-assembled monolayer) molekuł opartych na nanocząsteczkach tlenku niklu. Bez wchodzenia w szczegóły – SAM to bardzo cienka warstwa pojedynczych cząstek elementarnych, która spontanicznie tworzy się na danej powierzchni. Początkowe wyniki badań z użyciem SAM-u na panelu nie wiązały się jednak z sukcesem.

– Odkryliśmy, że wpływ wysokiej temperatury powoduje rozpad wiązań chemicznych między molekułami SAM-u, co negatywnie wpływa na działanie urządzenia. Naszym rozwiązaniem było dodanie odpornej na temperatury zbroi – warstwy nanocząsteczek tlenku niklu z ułożonym na górze SAM-em. Udało się to osiągnąć przez połączenie różnych podejść eksperymentalnych i teoretycznych kalkulacji – czytamy w badaniu opublikowanym przez badaczy z CityU w magazynie “Science”.

Połączenie odpowiednio dobranych warstw materiałów pozwoliło na stworzenie urządzenia, które charakteryzuje się rekordową wydajnością jeśli chodzi o odwrócone panele perowskitowe. Badania nad tym wyjątkowym materiałem nadal trwają, a pobijanie kolejnych rekordów w tym, jak dobrze działają i jak stabilne są perowskity, stało się przedmiotem naukowego wyścigu, w którym kolejne granice osiągają zespoły badawcze z całego świata. Poprzedni rekord dla IPSC padł w czerwcu tego roku – należał do naukowców z Singapuru i wynosił 24,35%, a więc zaledwie 1,25 punktu procentowego mniej niż najnowsze osiągnięcie zespołu z Hong Kongu.

– Czytaj także: Polska bogini słońca – Olga Malinkieiwcz, perowskity i słoneczna rewolucja

Źródło: pv-magazine.com, ceramics.org, focus.pl

Fot. City University of Hong Kong

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.