Drukowane ogniwa perowskitowe – na czym polega ta innowacja?

Zespół brytyjskich badaczy opracował tanią i skalowalną formułę atramentu węglowego. To właśnie ta technologia ma po raz pierwszy umożliwić produkcję ogniw perowskitowych. Wykorzystano powlekanie matrycowe w procesie roll-to-roll (R2R), a w efekcie opracowano sposób tworzenia w pełni drukowalnych ogniw fotowoltaiki perowskitowej. Na początku jednak przypomnijmy jak działają ogniwa perowskitowe.

Czym są ogniwa perowskitowe?

Perowskitowe ogniwo charakteryzuje się przede wszystkim tym, że zawiera związek o strukturze perowskitu - czyli tytanianu wapnia, który sam w sobie nie ma wielu praktycznych zastosowań. Jednak przy połączeniu z innymi materiałami w strukturze krystalicznej mogą stworzyć tzw. półprzewodnik perowskitowy. Tę jego syntetyczną wersję można wykorzystać do produkcji bardzo wydajnych ogniw fotowoltaicznych. Pod pewnymi względami perowskity są nawet lepsze niż materiały stosowane w obecnych ogniwach słonecznych. Mogą być bardzo elastyczne, są lekkie, a nawet półprzezroczyste. Co więcej, okazuje się, że można je łatwo wytwarzać.

• Zobacz również: Masz elektryka? Ciekawe, czy pracodawca się ucieszy…

Brytyjskie badania nad perowskitami

Naukowcy ze Swansea University poszukiwali alternatywy dla złotej elektrody, która jest zwykle nakładana za pomocą kosztownego i powolnego procesu odparowywania po wydrukowaniu urządzenia. Dr David Beynon, starszy specjalista ds. badań w firmie SPECIFIC, zaznaczył, że najważniejsze było zidentyfikowanie odpowiedniej mieszanki rozpuszczalników, takiej, która schnie bez rozpuszczania warstwy leżącej pod spodem ogniwa.

“Analiza dyfrakcji rentgenowskiej wykazała, że ​​atrament elektrody węglowej jest do tego zdolny, gdy jest sformułowany z ortogonalnym układem rozpuszczalników. Ta innowacyjna warstwa może być nakładana w sposób ciągły i kompatybilny z warstwami leżącymi poniżej w niskiej temperaturze i z dużą prędkością” - tłumaczy David Beynon.

Badanie otrzymało dofinansowanie z Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego za pośrednictwem rządu walijskiego oraz od Rady ds. Badań Inżynierii i Nauk Fizycznych (EPSRC) w ramach programu SPECIFIC i Application Targeted and Integrated Photovoltaics (ATIP).

Przyszłość ogniw perowskitowych

Ogniwa perowskitowe są bardzo obiecującym rozwiązaniem w transformacji energetycznej. Kierownik badań fotowoltaicznych Trystan Watson zaznacza, że możliwość wyprodukowania w pełni sprawnego urządzenia całkowicie in-line sprawia, że ​​produkcja wielkoseryjna jest łatwiejsza i bardziej ekonomiczna. Komercjalizacja rozwiązań perowskitowych byłaby kolejnym dużym krokiem dla fotowoltaiki. 

Ta nowa generacja ogniw słonecznych w znacznym stopniu skorzystała z wyjątkowej struktury współpracy jej twórców, zespołu chemików z Uniwersytetu Swansea, materiałoznawców i inżynierów na miejscu. W ciągu zaledwie czterech lat, ta innowacyjna metoda została zaprojektowana i wykonana, szczegółowo oceniona i przeanalizowana, dostosowana i ulepszona, dzięki czemu możliwość drukowania i instalowania milionów metrów ogniw słonecznych na całym świecie jest bliższa niż kiedykolwiek.

Źródło: Renewable Energy Magazine.