Inżynierowie z Rice University twierdzą, że rozwiązali problem tworzenia stabilnych, wydajnych ogniw słonecznych z halogenkowych perowskitów. Trzeba było znaleźć odpowiedni projekt rozpuszczalnika, aby nałożyć górną warstwę 2D o pożądanym składzie i grubości bez niszczenia dolnej warstwy 3D (lub odwrotnie). Takie podwójne ogniwo zamienia z lepszą stabilnością więcej światła słonecznego w energię elektryczną niż osobne pojedyncze warstwy.
Inżynier chemik, biomolekular Aditya Mohite i jego zespół z Rice’s George R. Brown School of Engineering ogłosili w Science swój sukces w budowie perowskitowych, cienkich ogniw 3D/2D, które zapewniają wydajność konwersji energii na poziomie 24,5%. – Nasze ogniwa są tak samo wydajne, jak większość dostępnych na rynku ogniw słonecznych – powiedział Mohite.
Perowskity to kryształy z sześciennymi kratami, znane z tego, że są wydajnymi zbieraczami promieniowania słonecznego, ale materiały te są zwykle mało odporne na długotrwałe działanie światła, wilgoci i ciepła. Mohite i wielu innych badaczy na całym świecie przez lata pracowało nad praktycznymi ogniwami słonecznymi z perowskitu o długiej żywotności .
Mohite twierdzi, że nowe odkrycie w dużej mierze usuwa ostatnią poważną przeszkodę w rozpoczęciu masowej produkcji ogniw perowskitowych.
– Jednym z fundamentalnych problemów było to, że obie warstwy rozpuszczają się w tych samych rozpuszczalnikach. Kiedy nakładasz warstwę 2D na warstwę 3D, rozpuszczalnik niszczy warstwę leżącą pod spodem. Ale nasza nowa metoda rozwiązuje ten problem. Ogniwa perowskitowe 2D są stabilne, ale mniej wydajne w konwersji światła słonecznego. Perowskity 3D są bardziej wydajne, ale mniej stabilne. Łącząc je otrzymujemy ogniwo o najlepszych cechach obydwu warstw – powiedział Mohite
Ta technologia pozwala kontrolować przepływ ładunku i energii nie tylko dla ogniw słonecznych, ale także urządzeń optoelektronicznych i diod LED.
Wydajność ogniw testowych wystawionych na laboratoryjny odpowiednik 100% światła słonecznego przez ponad 2000 godz. nie spada nawet o 1%. Nie licząc podłoża szklanego, warstwy miały grubość około 1 mikrona.
Przetwarzanie w roztworze jest szeroko stosowane w przemyśle i obejmuje szereg technik w celu osadzania materiału na powierzchni w cieczy. Są to: powlekanie obrotowe, powlekanie zanurzeniowe, powlekanie ostrza, powlekanie szczelinowe i inne. Gdy ciecz odparowuje, pozostaje czysta powłoka. Istnieją (na chwile obecną) cztery rozpuszczalniki, które pozwalają rozpuszczać perowskity i pokrywać je wirowaniem bez niszczenia warstwy 3D. Odkrycie powinno umożliwić produkcję roll-to-roll (metodę nakładania powłok na elastyczny materiał rozwijany z rolki, a następnie nawijania materiału z nałożoną powłoką na nową rolkę), która zwykle wytwarza 30 metrów ogniw słonecznych na minutę.
Odkrycie będzie miało przełomowy wpływ na produkcję energii elektrycznej ze słońca. Dwuwarstwowe ogniwa perowskitowe wytwarzając energię pomogą otrzymywać „zielony wodór”. Ułatwią wykorzystanie energii słonecznej niezwiązanej z siecią dla samochodów, dronów, fotowoltaiki zintegrowanej z budynkiem, w rolnictwie.
Źródło: Rice University, USA Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
