V ceste k efektívejším solárnym článkom bránil jeden problém: Nová štúdia ukazuje ako ho vyriešiť
Autori štúdie našli spôsob, ako zabrániť degradácii perovskitu.
Výskumníci v rámci novej štúdie zistili, že ak v perovskite usmernia ióny do určitých smerov, môžu zlepšiť stabilitu a výkon solárnych článkov. To by mohlo viesť k vytvoreniu novej generácie ľahších, ohybnejších a efektívnejších solárnych článkov, ktoré by našli aj praktické využitie, informuje portál NC State University.
Perovskit sa definuje svojou kryštalickou štruktúrou a svetlo absorbuje lepšie ako kremík. Znamená to, že solárne články z tohto materiálu môžu byť tenšie a ľahšie ako solárne články z kremíku bez toho, aby utrpela ich schopnosť konvertovať svetlo na elektrinu. Autori štúdie tvrdia, že v budúcnosti by sme vďaka tomuto mohli vidieť flexibilné a mimoriadne ľahké solárne články alebo solárne články navrstvené na sebe, ktoré môžu byť výkonnejšie ako súčasná technológia na zber solárnej energie.
„Existuje pomerne veľký záujem o integrovanie perovskitu do existujúcich kremíkových solárnych článkov. To by mohlo zvýšiť ich účinnosť od 25 až do 40%, pričom by sme nepotrebovali novú infraštruktúru,“ vyjadril sa Aram Amassian, jeden z autorov novej štúdie.
Tento materiál má aj svoje úskalia. Dodnes sa nepodarilo objaviť spôsob, ako zabezpečiť dlhodobú operačnú stabilitu perovskitových solárnych článkov. Keďže ide o technológiu založenú na iónoch, aplikovaním napätia sa začínajú ióny presúvať, čo prispieva k chemickým a štrukturálnym zmenám. V konečnom dôsledku sa materiál stáva nespoľahlivým a neefektívnym.
„V rámci našej práce sa nám bohužiaľ nepodarilo objaviť spôsob, ako zabrániť pohybu iónov naprieč perovskitom. Podarilo sa nám ale nájsť spôsob, ako ich bezpečne naviesť tak, aby neovplyvnili štrukturálnu integritu či výkon,“ vysvetľuje Amassian.
Trvácnejší a efektívnejší materiál
Perovskit považujeme za multikryštalický materiál, čo znamená, že pri jeho raste vytvára sériu kryštálov, ktoré sa označujú ako zrnká. Tieto zrnká absorbujú svetlo a vytvárajú elektrický náboj. Každé zrnko má rovnakú kryštalickú štruktúru, no môžu byť orientované iným smerom. Na miestach kde sa spájajú vzniká takzvaná zrnková hranica.
Výskumníkom sa v práci podarilo zistiť, že zrnká sa lepšie chránia pred poškodením, ak sa ióny pohybujú väčšinou pozdĺž zrnkovej hranice. V štúdii zároveň zistili, že problémy s materiálom nastávajú hlavne v prípadoch slabej zrnkovej hranice. To umožňuje iónom, aby prenikli priamo do zrniek a narušili ich.
Neprehliadnite
Riešenie vidia autori výskumu v navrhnutí lepšej hranice, ktorá by ochránila samotné zrnká a zabránila by migrujúcim iónom a iným rušivým elementom vstúpiť do zrniek. Ide o dôležitý krok vpred, pretože vedci poznajú niekoľko spôsobov, ako navrhnúť materiál z perovskitu a ako ovplyvniť zrnkové hranice. Na základe týchto poznatkov môžu vytvoriť výkonnejší a trvácnejší materiál.
Výskum vedcom dáva viac informácií nielen o perovskite, ale všetkých kryštalických materiáloch, ktoré môžu niesť náboj.
Komentáre