Chińscy naukowcy zwiększyli odporność ogniwa perowskitowego
Naukowcy z Uniwersytetu Xi’an Jiaotonga wykorzystali zawierający fluor kwas Lewisa, aby stworzyć ogniwo perowskitowe o wysokiej sprawności 22,02 proc., które charakteryzuje się relatywnie niewielką utratą sprawności w warunkach wysokiej wilgotności.
Ogniwo opracowane przez chińskich naukowców może zachować w okresie 14 dni od 63 do 80 proc. początkowej sprawności w warunkach tzw. względnej wilgotności wynoszącej odpowiednio 75 proc. i 85 proc.
Ogniwo perowskitowe powstało z mieszanki kationów ołowiu z mieszanką perowskitu złożonego z mieszaniny haloidków (MLMP), które według Chińczyków jest bardziej odporne na wilgoć niż w przypadku, gdy wykorzystany zostaje perowskit z jednym haloidkiem.
Naukowcy z Chin uważają, że mieszanka haloidków pozwala na produkcję łatwiej odtwarzalnych, bardziej stabilnych ogniw o lepszych właściwościach. Jednak haloidki mają problemy ze stabilnością z powodu licznych wad powierzchni błony ogniwa.
Aby rozwiązać ten problem, chińscy naukowcy wykorzystali inżynierię powierzchni międzyfazowej. Zastosowali w powierzchniowym procesie pasywacji zawierający cząsteczki fosforu kwas Lewisa i podstawowe cząsteczki takie jak tlenek trifenylofosfiny (TPPO), metylenodifosfonian tetraizopropylu (TMPP), tris (pentafluorofenylo) oraz fosfinę (TPFP).
Z ich badań wynika, że zamknięte w kapsułach ogniwa oparte na TMPP i TPFP wykazały największe wydajności i stabilność w zetknięciu z wilgocią, co udało się osiągnąć dzięki stłumieniu segregacji haloidków, opartej na pasywacji kwasem Lewisa. Obróbka TPFP daje najlepszy efekt pasywacji ze względu na interakcję cząsteczek i wady powierzchni.
Efekty badań naukowców z Uniwersytetu Xi’an Jiaotonga zostały opisane w opracowaniu „Multifunctional Phosphorus‐Containing Lewis Acid and Base Passivation Enabling Efficient and Moisture‐Stable Perovskite Solar Cells”, opublikowanym w Advanced Science News (link).
Prace nad poprawieniem wydajności ogniw perowskitowych trwają także w innych ośrodkach. Kilka tygodni temu niemieccy naukowcy z instytutu Helmholtz Zentrum Berlin ogłosili opracowanie tandemowego ogniwa krystaliczno-perowskitowego o sprawności wynoszącej 29,15 proc.
Naukowcy z Niemiec teraz zapowiadają opracowanie ogniwa krystaliczno-perowskitowego o sprawności ponad 30 proc., a następnie zbliżenie się do granicy 35 proc.
Ostatnio o obiecujących efektach swoich prac nad ogniwami perowskitowymi informowali też inżynierowie z konsorcjum Solliance skupiającego europejskie instytuty badawcze.
W badaniach przeprowadzonych przez Solliance moduły poddano 1000 godzinom stałego naświetlania światłem imitującym światło słoneczne, 1000 godzinom ekspozycji na 85-procentową wilgotność i 50 cyklom termicznym, podczas których temperatura sięgała od -40 do +85 stopni Celsjusza.
Podczas pierwszego testu wydajność modułów wzrastała w ciągu pierwszych 100 godzin, po czym następowała jej stabilizacja. Po drugim teście wydajność modułu perowskitowego została zachowana w 95 proc. w stosunku do swojej początkowej wydajności. Z kolei w trakcie badań termicznych nie zauważono w ogóle utraty wydajności.
Natomiast japoński rządowy instytut badawczy NEDO na początku tego roku zbadał dostarczony przez Panasonica moduł perowskitowy w rozmiarach 30 cm x 30 cm i o grubości zaledwie 2 mm, stwierdzając wysoką sprawność – jak na relatywnie duży rozmiar dostarczonego modułu – na poziomie 16,09 proc.
Joanna Kędzierska
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
