Jednym z największych wyzwań stojących przed fotowoltaiką perowskitową jest jej długoterminowa stabilność. Pomimo ogromnego postępu w poprawie żywotności perowskitowych ogniw słonecznych, ich degradacja pod wpływem ujemnego napięcia do tej pory nie była brana pod uwagę. Zespół badawczy z Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE), Solaronix SA, University of Colorado oraz Materials Research Center of University of Freiburg zaprezentował perowskitowe ogniwa słoneczne z elektrodami węglowymi, które okazały się szczególnie odporne na degradacja spowodowaną napięciem wstecznym. Utrata jodu i silne ocieplenie przy napięciach poniżej -9 V zostały zidentyfikowane jako główne mechanizmy degradacji.
W poprzednich badaniach zastosowane ujemne napięcie w konwencjonalnych architekturach perowskitowych doprowadziło do awarii i nieodwracalnego zniszczenia ogniwa słonecznego.
W przedmiotowych pracach międzynarodowa grupa badawcza zidentyfikowała dwa główne mechanizmy degradacji. Pierwszym z nich jest utrata jodu spowodowana tunelowaniem dziur w warstwie perowskitu, która występuje nawet przy niskim napięciu wstecznym, ale rozkłada kryształy perowskitu powoli. Innym czynnikiem jest miejscowe nagrzewanie się modułu przy wysokim napięciu wstecznym, które prowadzi do powstania PbI2 (jodek ołowiu), począwszy od boczników, a następnie podąża ścieżką o najniższej rezystancji dla prądu, na którą przede wszystkim wpływa rezystancja powierzchni elektrod.
Mechanizmy te zostały przezwyciężone w szczególności przez monolityczne perowskitowe ogniwa słoneczne z bardzo stabilnymi elektrodami grafitowymi, opracowane w ramach projektu Fraunhofer ISE i Solaronix. W porównaniu z konwencjonalnie stosowanymi elektrodami metalowymi, elektrody węglowe nie mają tendencji do topienia się w podwyższonej temperaturze, do wzajemnej dyfuzji jonów ani do reagowania z absorberem perowskitowym. Nie ma również ryzyka utlenienia elektrod, co czyni je idealnymi kandydatami do poprawy stabilności perowskitowych ogniw słonecznych.
Źródło: https://www.ise.fraunhofer.de/, https://onlinelibrary.wiley.com/
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
