Ogniwa słoneczne: prosta sól może zwiększyć wydajność i stabilność.

Sól chaotropowa poprawia wzrost kryształów i sprawia, że ​​ogniwa słoneczne z perowskitu są wydajniejsze i stabilniejsze nawet o 22,3%.

Ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu stanowią jedną z najbardziej obiecujących technologii w zakresie produkcji energii odnawialnej. W ostatnich latach przyciągnęły uwagę naukowców ze względu na możliwość produkcji lekkich, elastycznych i tańszych urządzeń niż krzem. Jednak problemy ze stabilnością i wady strukturalne ograniczały dotychczas ich komercyjne zastosowanie. Nowe badanie przeprowadzone przez University College London i opublikowane w czasopiśmie „Journal of the American Chemical Society” pokazuje, jak prosta sól , tiocyjanian guanidyny, może zmienić zasady gry.

Zespół badał ogniwa słoneczne oparte na perowskitach cynowo-ołowiowych, kluczowych materiałach do urządzeń tandemowych, tj. urządzeń z wieloma warstwami ułożonymi jedna na drugiej, zdolnymi do absorbowania różnych zakresów widma słonecznego. Dodanie soli w procesie produkcyjnym spowolniło i kontrolowało wzrost kryształów, redukując defekty i niedoskonałości . Przy 10% dodatku soli, sprawność osiągnęła 22,34% , przewyższając 19,1% sprawności niepoddanych obróbce ogniw kontrolnych.

Pomiary wykazały znaczną poprawę jakości filmu: gładszą powierzchnię, większe kryształy i mniej miejsc niepożądanej rekombinacji. Czas życia nośników ładunku wydłużył się z 3 do ponad 11 mikrosekund, a wydajność kwantowa fotoluminescencji podwoiła się. Te parametry przekładają się na większą stabilność ogniw, zdolnych do utrzymania wysokiej wydajności przez dłuższy czas .

Tandemowe ogniwa słoneczne stanowią kolejny skok technologiczny, a ich sprawność w warunkach laboratoryjnych przekracza już 30%. W tym scenariuszu perowskity cynowo-ołowiowe idealnie nadają się jako warstwa dolna, dzięki wąskiej przerwie energetycznej. Zastosowanie tiocyjanianu guanidyny może jeszcze bardziej pobić te rekordy, torując drogę do bardziej wydajnych i niezawodnych modułów. Badanie wykazało również, że proces krystalizacji trwa nawet w fazie chłodzenia , co podważa teorię, że zatrzymuje się on wraz z odparowaniem rozpuszczalnika.

Obecnie najlepsze komercyjne panele krzemowe osiągają sprawność na poziomie 22%, podczas gdy wyniki laboratoryjne wskazują jedynie na 27%. Ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu obiecują jednak przezwyciężyć te ograniczenia dzięki prostszym i mniej energochłonnym procesom produkcyjnym. Badania nad rolą dodatków chaotropowych, takich jak guanidyna, pokazują, jak kluczowa jest precyzja składu chemicznego tego materiału dla uzyskania solidnych i wydajnych urządzeń. Dzięki takim rozwiązaniom ogniwa fotowoltaiczne mogą wkrótce przenieść się z laboratoriów na nasze dachy, przyspieszając przejście na czystą i niedrogą energię.