Perowskity wykorzystywane w technologii fotowoltaicznej są coraz częściej nazywane wielką nadzieją energetyki słonecznej ze względu na łatwość produkcji, elastyczność, lekkość. Surowce do produkcji ogniw są bardzo tanie. Do produkcji ogniwa wystarczy bardzo cienka warstwa półprzewodnika co skutkuje niskimi kosztami materiałowymi.

Naukowcy przekazują do wiadomości publicznych coraz to nowe osiągnięcia związane z tymi materiałami. Dotyczą one automatyzacji ich produkcji, coraz większej elastyczności, wydajności, trwałości. Tym razem piszemy o tym, że według najnowszych wyników badań, płytki perowskitowe mają zdolność samoorganizacji.

Naukowcy z Uniwersytetu Lund w Szwecji i Uniwersytetu Fudan w Chinach poinformowali o sukcesach swoich badań. Z powodzeniem zaprojektowali nową strukturalną organizację – strukturę, wykorzystując perowskity. Badania wykazały, że ogniwa słoneczne zwiększają efektywność dzięki zdolności do samo-naprowadzenia materiału. Mogą one się zatem odpowiednio ustawiać, osiągając zadowalające wydajności.

W regularnej postaci, materiał perowskitowy jest bardzo wrażliwy na wilgoć. Po prostu rozpuszcza się w kontakcie z wodą. Nawet normalna wilgotność zawarta w powietrzu atmosferycznym doprowadza do pogorszenia się jakości temu materiału. Dla różnych rodzajów perowskitów szkodliwa jest ekspozycja kilkugodzinna, a nawet kilkuminutowa. Teraz naukowcy zdają się pokonać ten problem.

„Udało się nam wyprodukować cienkie arkusze z powierzchnią odpychającą wodę. Dzięki czemu cała konstrukcja jest znacznie stabilniejsza. Ponadto udało nam się zorientować arkusze tak, aby uzyskać ogniwa słoneczne o akceptowalnej sprawności na poziomie dziesięciu procent” – mówi Tonu Pullerits, profesor fizyki chemicznej na Uniwersytecie Lund.

Tonu Pullerits widzi ogromny potencjał rozwojowy dla baterii słonecznych opartych na materiałach perowskitowych. Jest to związane między innymi z analizami i wynikami badań o których piszemy.

Fotowoltaika: czy jest tu miejsce na przypadek?

Naukowcy nie tylko wytworzyli cienkie arkusze z materiału, aby uzyskać powierzchnie odpychające wodę. Odkryli oni także z zaskoczeniem, że te perowskitowe arkusze mogą się samoorganizować w sposób wyraźnie zwiększający efektywność.

Ponieważ arkusze są bardzo cienkie, umieszcza się jeden na drugim. Wszystko po to, by wystarczająca ilość promieniowania została zaabsorbowana.  W tym miejscu pojawia się problem polegający na tym, że powierzchnie odpychające wodę nie pozwalają elektronom  swobodnie się przemieszczać wewnątrz materiału. Niełatwo jest przemieszczać się elektronom z jednego arkusza do drugiego. To powoduje z drugiej strony zmniejszanie się wydajności w tego typu ogniwach.

Próbowano więc rozwiązać ten problem. Naukowcy przetestowali najpierw dwie różne powierzchnie odpychające wodę. Wyniki eksperymentów zaskoczyły naukowców. Nie otrzymali oni takich wyników, na jakie wskazywałyby wywody teoretyczne. Okazało się, że kluczem do pokonania ograniczeń dla elektronów jest pozwolenie materiałom organizować się na różne sposoby. Niekoniecznie więc warstwy perowskitów powinny leżeć jedna na drugiej, ale układać się w nieregularne struktury.

„Tutaj nasze laserowe eksperymenty miały kluczowe znaczenie. Pokazaliśmy, że arkusze pokryte materiałem perowskitowym są samoorganizowane. Układają się niekoniecznie płasko na sobie, lecz np. odchylają się do pionu na brzegach” – mówi Tonu Pullerits.

Po tym, jak perowskitowe arkusze organizowały się samodzielne, obserwowano znacznie wyższe efektywności przekształcania energii promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Taka struktura pozwoliła elektronom na swobodny ruch. Utwierdziło to naukowców w przekonaniu, że jest to ważny krok w kierunku budowy trwałych i wydajnych ogniw słonecznych opartych na perowskitach.

Źródło: Solardaily.com

Redakcja GLOBEnergia