Zespół naukowców z Centre for Advancing Electronics Dresden Technische Universität Dresden (Niemcy) i Pavia University (Włochy) opracował nowatorską metodę wytwarzania perowskitowych ogniw słonecznych z halogenkiem ołowiu z rekordową wydajnością. Szczegóły techniczne opublikowano 1 grudnia 2021 r. w czasopiśmie „Science Advances”.
Perowskity metalohalogenkowe były intensywnie badane w ciągu ostatniej dekady ze względu na niezwykły wzrost ich wydajności w urządzeniach optoelektronicznych, takich jak ogniwa słoneczne lub diody elektroluminescencyjne. Aby stworzyć najwydajniejsze urządzenia, wytwarzane w tzw, architekturze standardowej, zwykle konieczne są etapy przetwarzania w wysokiej temperaturze, co wydłuża ich czas zwrotu energii i ogranicza możliwość ich integracji w nowych zastosowaniach, takich jak elastyczna i nadająca się do noszenia elektronika. Alternatywna architektura urządzenia – zwana architekturą odwróconą – eliminuje potrzebę przetwarzania w wysokiej temperaturze, ale generalnie prowadzi do niższej wydajności fotowoltaicznej.
W ramach wspólnych wysiłków Uniwersytetu w Pawii i Technische Universität Dresden naukowcy opracowali nowatorską metodę znacznej poprawy wydajności perowskitowych ogniw słonecznych o odwróconej architekturze. Metoda polega na modyfikacji granic faz aktywnej warstwy perowskitu poprzez wprowadzenie niewielkich ilości organicznych soli halogenkowych zarówno na dolnej, jak i na wierzchniej warstwie perowskitu. Takie organiczne sole halogenków, zwykle używane do tworzenia dwuwymiarowych perowskitów, doprowadziły do stłumienia defektów mikrostrukturalnych i pasywacji defektów warstwy perowskitu. Stosując to podejście, zespół osiągnął sprawność konwersji energii na poziomie 23,7% – najwyższą zgłoszoną do tej pory w przypadku ogniw słonecznych z perowskitem o odwróconej architekturze.
– Co ważne, poprawie wydajności towarzyszy wzrost stabilności urządzenia – mówi prof. Giulia Grancini, adiunkt chemii na Uniwersytecie w Pawii. Biorąc pod uwagę, że stabilność pozostaje jedną z kluczowych przeszkód w komercjalizacji perowskitowych ogniw słonecznych, jednoczesna poprawa wydajności i stabilności jest szczególnie obiecująca.
– Fakt, że nasze urządzenia są wytwarzane w niskich temperaturach, poniżej 100 °C, a nasze podejście ma pełne zastosowanie do produkcji urządzeń o dużej powierzchni, przybliża nas o krok do wielkoskalowego wykorzystania perowskitowych ogniw słonecznych – dodaje prof. Yana Vaynzof, przewodniczący ds. nowych technologii elektronicznych w Instytucie Fizyki Stosowanej i Materiałów Fotonicznych oraz Centrum Zaawansowanej Elektroniki w Dreźnie (CFAED).
Rekordowa wydajność ogniwa słonecznego z perowskitu osiągnięta przez naukowców otwiera nowe granice dla jego komercjalizacji. Biorąc pod uwagę zwiększoną stabilność i skalowalność nowatorskiego podejścia, to tylko kwestia czasu, kiedy perowskitowe ogniwa słoneczne będą dostępne na każdym dachu.
Źródło: cfaed.tu-dresden.de, science.org
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
