Udoskonalony polski perowskit

Udoskonalona struktura perowskitu, którą opracowali polscy naukowcy zawiera w strukturze krystalicznej relatywnie duży jon organiczny – kation guanidynowy. Wkomponowano go za pomocą mechanochemii. Odmiennie od znanych powszechnie reakcji chemicznych w roztworach, ta zachodzi w fazie stałej, a zmiany chemiczne są indukowane siła mechaniczną. Mechanochemia pozwala szybko przeprowadzać złożone reakcje bez konieczności stosowania wysokich temperatur, czy szkodliwych rozpuszczalników organicznych.

„To prawdziwie zielona chemia, z uwagi na niewymagający sprzęt laboratoryjny przyjazna także portfelowi”, tłumaczy szczegóły zagadnienia dr inż. Daniel Prochowicz

Testy potwierdzają sukces!

Testy nowego materiału zostały przeprowadzone na Politechnice Federalnej w Lozannie. Wykazały, że ogniwa fotowoltaiczne zbudowane z nowego perowskitu pracują wydajniej niż ogniwa zbudowane z użyciem pierwotnej postaci tego materiału. Badania odbywały się pod kierownictwem prof. Janusza Lewińskiego.

Testy ogniw skonstruowanych z użyciem nowego, multikomponentowego perowskitu potwierdziły pierwotne przypuszczenia: guanidyna rzeczywiście zwiększyła wydajność konwersji energii słonecznej na elektryczną z ok. 18% na ponad 19%, przy czym po zoptymalizowaniu warunków otrzymywania ogniwa można oczekiwać dalszego wzrostu wydajności. Jednocześnie udało się podnieść napięcie wytwarzanego prądu do 1,1 V.

Poprawa parametrów fotowoltaicznych w perowskitach zawierających jony guanidynowe nie jest może szczególnie spektakularna, ale bardzo wyraźna. Co więcej, wzrosty widać nie w jednym, a w kilku istotnych parametrach”, podkreśla prof. Lewiński.

Ta odmiana perowskitu ma również inną zaletę o której również wspomina prof. Lewiński: „Warto zwrócić uwagę, że nasze perowskity z guanidyną zawierają mniej lotną aminę i są bardziej odporne na działanie czynników zewnętrznych od macierzystego perowskitu. Wyższa trwałość ogniw fotowoltaicznych to niebagatelny argument przemawiający za ich komercjalizacją”.

(Źródło: IChF PAN, Grzegorz Krzyżewski)

Co to są perowskity?

Perowskity to duża grupa materiałów o sześciennej strukturze krystalicznej, opisanych ogólnym wzorem ABX3. Kation, oznaczony literą A, jest w centrum sześcianu, pośrodku każdej ściany znajduje się anion X, a w narożach tkwią centra koordynacji oznaczane literą B.

Pierwszym znanym perowskitem był tytanian(IV) wapnia CaTiO3, minerał odkryty na Syberii w 1838 roku, nazwany na cześć rosyjskiego geologa Lwa Perowskiego. Szybko się okazało, że w strukturze perowskitu jony tlenkowe, wapnia i tytanu można zastępować innymi jonami, co pozwala w kontrolowany sposób kształtować właściwości fizykochemiczne perowskitów.

Badania sfinansowano w ramach projektu badawczego GOTSolar oraz z indywidualnego grantu badawczo-szkoleniowego imienia Marii Skłodowskiej-Curie, będących częścią programu Horizon 2020 Unii Europejskiej.

Źródło: Instytut Chemii Fizycznej

Redakcja GLOBEnergia