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.

Wizualizacja projektu usprawnienia perowskitowych ogniw fotowoltaicznychWizualizacja projektu usprawnienia perowskitowych ogniw fotowoltaicznych
Źródło zdjęć: © Rochester.edu

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

Czy warto kupić gimbal Zhiyun Crane M2S?

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.

Wybrane dla Ciebie

Tajemniczy "ciemny tlen" odkryty na dnie Pacyfiku
Tajemniczy "ciemny tlen" odkryty na dnie Pacyfiku
Nowa metoda recyklingu plastiku. Rozłoży nawet PVC
Nowa metoda recyklingu plastiku. Rozłoży nawet PVC
Jest ich mniej. Nawet w środowiskach, gdzie nie ingeruje człowiek
Jest ich mniej. Nawet w środowiskach, gdzie nie ingeruje człowiek
Sen i ryzyko demencji. Są nowe odkrycia
Sen i ryzyko demencji. Są nowe odkrycia
Do 2500 r. może jej już nie być. Alarmujące prognozy dla syberyjskiej tundry
Do 2500 r. może jej już nie być. Alarmujące prognozy dla syberyjskiej tundry
Galaktyka Cygaro. Miejsce, gdzie gwiazdy rodzą się szybciej
Galaktyka Cygaro. Miejsce, gdzie gwiazdy rodzą się szybciej
Tak formują się planety. Odkrycie naukowców to potwierdza
Tak formują się planety. Odkrycie naukowców to potwierdza
Ludzie od zawsze o tym marzyli. Pojawia się jednak pewien problem
Ludzie od zawsze o tym marzyli. Pojawia się jednak pewien problem
Masz głośnych sąsiadów? Szwajcarzy znaleźli na to sposób
Masz głośnych sąsiadów? Szwajcarzy znaleźli na to sposób
Mikroplastik i zdrowie. To konsekwencje zanieczyszczenia środowiska
Mikroplastik i zdrowie. To konsekwencje zanieczyszczenia środowiska
Tajemnicza rotacja. Czy Wszechświat znajduje się w czarnej dziurze?
Tajemnicza rotacja. Czy Wszechświat znajduje się w czarnej dziurze?
Umożliwi skok technologiczny? Ten związek ma niezwykłe właściwości
Umożliwi skok technologiczny? Ten związek ma niezwykłe właściwości