Perowskity mogą być o wiele lepsze. Znaleźli na to sposób

Fotowoltaika w dużej mierze zależna jest od krzemu. Ten powszechnie występujący w przyrodzie materiał jest drogi w pozyskiwaniu i oczyszczaniu, co przekłada się m.in. na wysokie ceny modułów fotowoltaicznych. Możliwe jest jednak zastąpienie go.

Wśród wykorzystywanych na świecie rozwiązań fotowoltaicznych dominują te, które oparte są o krzem. Problem stanowią koszty związane z pozyskiwaniem i oczyszczaniem tego materiału. Istnieją jednak sposoby na to, by produkować energię elektryczną ze słońca, bez skupiania się na krzemie.

Może do tego dojść wraz z popularyzacją perowskitów. Perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne nie są jednak idealne. Naukowcy z Uniwersytetu w Rochester mają jednak pomysł na to, w jaki sposób technologię tę znacznie usprawnić.

Dalsza część artykułu pod materiałem wideo

Jak czytamy na stronie uczelni, badacze zazwyczaj nakładają materiał perowskitowy na szklane podłoże i wówczas testują osiągane wyniki. Prof. Chunlei Guo sugeruje jednak inną metodę, która ma przełożyć się na wzrost wydajności konwersji światłą na energię elektryczną nawet o 250 proc. Jego zdaniem, w perowskitach należy pozbyć się szklanego podłoża i zastąpić je metalem lub naprzemiennymi warstwami metalu i dielektryka.

- Nikt przed nami nie dokonał podobnej obserwacji w kwestii perowskitów. Możemy umieścić metalową platformę pod perowskitem, całkowicie zmieniając interakcję elektronów w perowskicie. Dlatego korzystamy z metod fizycznych, by zaprojektować tę interakcję - mówi Guo.

W ogniwie słonecznym fotony ze światła słonecznego muszą oddziaływać i wzbudzać elektrony, co z kolei sprawia, że opuszczają one swoje atomowe rdzenie i generują prąd elektryczny. Chunlei Guo tłumaczy, że idealnym rozwiązaniem byłoby wykorzystywanie w ogniwach takich materiałów, które słabo przyciągają wzbudzone elektrony.

Naukowcy wykazali, że takie rozwiązanie może stanowić materiał perowskitowy, który korzysta z warstwy metalu lub metamateriału, składającego się z naprzemiennych warstw srebra (metalu szlachetnego) i tlenku glinu (dielektryka). Rozwiązanie to pozwala ograniczyć rekombinację elektronów.

Rozwiązanie to sprawia, że warstwa metalu służy jako "lustro". Tworzy ono odwrócone obrazy elektron-dziura elektronowa, co redukuje możliwość rekombinacji. W wyniku przeprowadzonych badań udało się zaobserwować wzrost wydajności konwersji światła o 250 proc.

Niestety, wydajność perowskitowych ogniw fotowoltaicznych nie jest ich podstawową wadą. Dużą barierą w kontekście ich rozpowszechnienia jest ich krótka żywotność i szybki czas degradacji.