Ogniwo słoneczne z perowskitu, poddane obróbce nową powłoką, ma znacznie lepszą wydajność i stabilności w świetle słonecznym.
Materiały perowskitowe szybko stają się obiecującym kandydatem na ogniwa słoneczne, ale jedną z ich głównych wad jest to, że mogą ulegać degradacji podczas długiej ekspozycji na świetle słonecznym. Naukowcy z UCLA odkryli teraz podstawową przyczynę problemu i znaleźli prostą poprawkę, którą można zastosować podczas procesu produkcyjnego.
Krzem od dawna króluje w świecie ogniw słonecznych, a żaden inny materiał nie jest w stanie dorównać doskonałemu połączeniu wydajności, trwałości i kosztów. Ale jeden pretendent szybko awansuje w rankingach – perowskity metalohalogenkowe, które zbliżają się do wydajności krzemu, są tańsze, lżejsze i bardziej elastyczne.
Ale oczywiście jest pewien haczyk. Materiały perowskitowe mają tendencję do rozkładania się pod wpływem bezpośredniego wpływu światła słonecznego, co z czasem zmniejsza ich wydajność. To oczywiście problem w przypadku urządzeń zaprojektowanych do stałej ekspozycji na światle słonecznynm. Wcześniejsze badania próbowały rozwiązać ten problem z trwałością, dodając duże cząsteczki, stare pigmenty, nanokropki węglowe z włosów, dodatki 2D, związki chili lub kropki kwantowe.
W nowym badaniu naukowcy z UCLA odkryli mechanizm powstawania tej degradacji. Jak na ironię, wynika to z obróbki powierzchni mającej na celu skorygowanie defektów i poprawę wydajności. Proces ten obejmuje powlekanie powierzchni warstwą jonów organicznych, ale zespół odkrył, że może to stworzyć rodzaj pułapki na gromadzące się na powierzchni elektrony przenoszące energię. To z kolei destabilizuje układ atomów perowskitu, powodując z czasem rozpad.
Zespół rozwiązał ten problem, łącząc jony dodatnie i ujemne w obróbce powierzchni. Dzięki temu powierzchnia była neutralna i stabilna, bez zakłócania ochrony przed defektami oryginalnej obróbki.
Aby zbadać skuteczność nowego leczenia, naukowcy przez całą dobę testowali ogniwa słoneczne w silnym oświetleniu, aby symulować warunki przyspieszonego starzenia. Ogniwa słoneczne poddane obróbce nową techniką zachowały 87 procent swojej wydajności po ponad 2000 godzin w tych warunkach – znacznie lepiej niż ogniwa niepoddane obróbce, których wydajność spadła do 65 procent.
Nasze perowskitowe ogniwa słoneczne są jednymi z najbardziej stabilnych pod względem wydajności jakie do tej pory wytworzono – powiedział Shaun Tan, współautor badania. Jednocześnie położyliśmy również nową podstawową wiedzę, na podstawie której społeczność może dalej rozwijać i udoskonalać naszą wszechstronną technikę projektowania jeszcze bardziej stabilnych perowskitowych ogniw słonecznych.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: UCLA | New Atlas
Od 2005 roku zajmuję się komunikacją internetową i e-marketingiem, jestem pasjonatem urządzeń mobilnych oraz nowych technologii – i nie waham się ich używać.