Opublikowane na łamach prestiżowego pisma Science Bulletin badanie zespołu z Uniwersytetu Suzhou stanowi znaczący krok naprzód w walce z jednym z największych wyzwań stojących przed dwustronnymi ogniwami perowskitowymi. Dzięki zastosowaniu dodatku EGTHCl, udało się nie tylko zwiększyć ich wydajność, ale także zapewnić trwałość niezbędną do zastosowań praktycznych.
Chińscy naukowcy dokonali istotnego przełomu w rozwoju dwustronnych ogniw słonecznych na bazie perowskitu (Bi-PSCs), rozwiązując problem, który od lat ograniczał potencjał tej obiecującej technologii: utratę fotonów. Dzięki innowacyjnej metodzie krystalizacji materiału absorbującego światło, badaczom udało się nie tylko znacząco zwiększyć sprawność konwersji energii, ale również wydłużyć żywotność urządzeń, co może stanowić fundament dla dalszego rozwoju fotowoltaiki nowej generacji.
Dwustronne ogniwa perowskitowe różnią się od swoich jednostronnych odpowiedników obecnością przezroczystych, nieodblaskowych elektrod tylnych. Ta zmiana, choć z jednej strony otwiera drzwi do dwustronnego pochłaniania światła, z drugiej prowadzi do tzw. "ucieczki fotonów" – zjawiska, w którym fotony opuszczają ogniwo bez wcześniejszej konwersji na energię elektryczną.
W odpowiedzi na ten problem chiński zespół badawczy zaproponował technikę opartą na tworzeniu grubszych warstw perowskitu, które wydłużają optyczną ścieżkę światła wewnątrz ogniwa, zwiększając szanse na absorpcję fotonów. Problemem jednak okazało się utrzymanie jakości takich grubych warstw – dotychczasowe podejścia prowadziły do nieregularnej krystalizacji, defektów w strukturze i niestabilności pracy ogniw.
Przełom nastąpił, gdy zespół wprowadził do procesu syntezy perowskitu nowy składnik – 1-ethyl-3-guanidinium thiourea hydrochloride (EGTHCl). Ten specjalnie zaprojektowany dodatek pozwolił badaczom na precyzyjną kontrolę nad procesem nukleacji i krystalizacji nawet w przypadku roztworów o wysokim stężeniu. W rezultacie powstawały jednorodne, gęste i wysoce krystaliczne warstwy perowskitu, pozbawione istotnych defektów strukturalnych.
Opracowana metoda umożliwiła uzyskanie warstw grubości 1320 nm, co okazało się optymalnym kompromisem pomiędzy maksymalizacją absorpcji światła a utrzymaniem wysokiej jakości warstwy aktywnej.
Zoptymalizowane ogniwa osiągnęły rekordową sprawność konwersji energii na poziomie 23,4% – wynik ten zbliża się do poziomu klasycznych, jednostronnych ogniw perowskitowych, które dotąd dominowały w rankingach efektywności. Nie mniej istotna jest trwałość opracowanych urządzeń. W warunkach ciągłej ekspozycji na światło słoneczne przez ponad 2000 godzin, ogniwa zachowały ponad 80% swojej początkowej wydajności, co świadczy o ich wyjątkowej stabilności operacyjnej.
Grafika: Tomasz Szwast / Antyweb
Hej, jesteśmy na Google News - Obserwuj to, co ważne w techu
