Инжењери Државног универзитета у Ајови пронашли су начин да искористе корисна својства перовскита, истовремено стабилизујући ћелије на високим температурама. Своје откриће описују у раду који је прошле године објавио научни часопис American Chemical Society Applied Energy Materials. Како аутори рада наводе, имају обећавајуће резултате који показују могућу успешну комерцијализацију преовскитних соларних ћелија које ће представљати чистију у зеленију будућност.
Перовскит је минерал калцијум-титанијум оксида. Минерал је открио на Уралским планинама Густав Роуз 1839. године, a име је добио по руском минерологу Леву Перовском. Перовскити са својим кристалним структурама и обећавајућим електро-оптичким својствима могу бити активни састојак који чини следећу генерацију јефтиних, ефикасних, лаганих и флексибилних соларних ћелија.
Проблем са данашњом генерацијом силицијумских соларних ћелија је њихова релативно ниска ефикасност у претварању сунчеве енергије у електричну. Најбоље силицијумске соларне ћелије у лабораторији су око 26% ефикасне, док комерцијалне ћелије имају око 15%. То значи да су потребни већи системи за производњу дате количине електричне енергије, а већи системи значе веће трошкове.
То истраживаче тера да траже нове начине за повећање ефикасности и смањење трошкова. Једна идеја која би могла повећати ефикасност за чак 50% је заједничка структура која слаже две врсте ћелија једну на другу, од којих свака користи различите, комплементарне делове сунчевог спектра за производњу енергије.
Како су инжењери перовскит учинили компатибилним материјалом за соларне ћелије?
Уклонили су органске компоненте у материјалу – посебно катјоне, материјале са додатним протонима и позитивним наелектрисањем – и супституисане неорганске материјале попут цезијума. То је перовскит као материјал учинило стабилним на вишим температурама. Затим су развили технику израде која гради перовскитни материјал као више танких слојева одједном. Ово је техника таложења испарења перовскита, која је доследна, не оставља загађење и већ се користи у другим индустријама, тако да се може повећати за комерцијалну производњу.
Како се у раду наводи, нове неорганске перовскитне соларне ћелије имају ефикасност фотоконверзије од 11,8% што значи да је пред инжењерима још посла. Они ће покушати да оптимизују ћелију тако што ће је учинити ефикаснојом у претварању сунчеве енергије у електричну.
Али истраживање не би било потпуно да нема мана и проблема. Један од проблема који је искрснуо током прераде провскита, јесте тај када су инжењери заменили јод који се иначе налази у овом материјалу са бромом, што је соларне ћелије учинило мање осетљивим на влагу, али та замена је променила својства ћелија, смањивши ефикасност у склопу са силицијумским ћелијама. Још једна од мана коју су истраживачи сазнали је да се хибридне перовскитне соларне ћелије кваре када су изложене високим температурама. То се дешава када се соларни панели поставе где су екстремно високе температуре, попут пустиња, а на таквим местима температура околине може досећи до 54 °C, а температура соларних ћелија и до 93 °C.
Предстоји још истраживања и трансформисања овог материјала, али инжењери сматрају да су на добром путу да перосквитне соларне ћелије уђу у комерцијалну употребу.
Извор: Harshavardhan Gaonkar, Junhao Zhu, Ranjith Kottokkaran, Behrang Bhageri, Max Noack, Vikram Dalal. Thermally Stable, Efficient, Vapor Deposited Inorganic Perovskite Solar Cells. ACS Applied Energy Materials, 2020; 3 (4): 3497 DOI: 10.1021/acsaem.0c00010
