Kolejny krok w stronę komercjalizacji perowskitów
Australijscy naukowcy opracowali ulepszoną technikę produkcji ogniw perowskitowych, która ma potencjał zastosowania w skali komercyjnej. Wyprodukowane w warunkach laboratoryjnych ogniwo miało sprawność 16,7 proc., a jego wytworzenie było dużo tańsze niż w przypadku dotychczas stosowanych metod.
Wysiłki naukowców zajmujących się perowskitami coraz bardziej przybliżają komercjalizację elastycznych perowskitowych ogniw słonecznych (PSC). Już dziś istnieją techniki wytwarzania roll-to-roll (R2R), które wydają się mieć potencjał produkcji na dużą skalę. Wciąż jednak pojawiają się trudności na poszczególnych etapach produkcji PSC, zwłaszcza dotyczących wytwarzania warstwy elektrody.
Dotychczas perowskitowe ogniwa słoneczne o najwyższej sprawności zawierały warstwę perowskitu wytworzoną za pośrednictwem powlekania obrotowego (termiczne naparowanie elektrody). Jest to jednak proces skomplikowany, który wymaga dostarczenia wysokiej temperatury oraz kondycjonowania w celu kontrolowania krystalizacji warstwy perowskitu w środowisku obojętnym.
Z podanych powodów proces ten jest nie tylko trudny do przeprowadzenia, ale też nieopłacalny w skali komercyjnej. Ponadto w roli elektrody występuje w nim metal w postaci złota, które stanowi około 70 proc. kosztu PSC.
.gif)
W związku z tymi ograniczeniami zaczęto opracowywać PSC przy użyciu past i atramentów na bazie węgla, które stały się realną alternatywą dla elektrod metalowych. Elektrody węglowe są tańsze niż te z odparowanego metalu, a jednocześnie wystarczająco trwałe, aby wytrzymać występujące naprężenia zginające.
W pracach naukowców pojawiały się również informacje, że ogniwa perowskitowe bazujące na węglu były bardziej stabilne i miały dłuższą żywotność w stosunku do tych wytworzonych z użyciem elektrody metalowej.
Bez rozpuszczalnika i obróbki cieplnej
Wadą tej alternatywnej, „węglowej” metody jest konieczność wykorzystania rozpuszczalnika nieszkodzącego perowskitom. W przeciwnym wypadku może dojść do obniżenia końcowej sprawności PSC, m.in. wyniku zjawiska ługowania.
Australijscy naukowcy z Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO) przeprowadzili badania w celu opracowania procesu, który umożliwiłby osadzanie warstwy elektrody bez konieczności stosowania rozpuszczalników oraz obróbki cieplnej, które mogą uszkodzić warstwę perowskitu.
Ich propozycja polega na przeprowadzaniu procesu, w którym elektroda wykonana z węgla oraz srebra jest wytwarzana na podłożu, od którego można ją łatwo odczepić – naukowcy zastosowali PET. Następnie elektroda na podłożu PET jest ściskana na zadrukowanym stosie prekursorów PSC, a niepotrzebna dłużej warstwa PET jest odczepiana. Usunięty PET może być ponownie wykorzystany w procesie.
W odniesieniu do poprzednich metod ta opracowana przez australijskich naukowców nie wymaga prowadzenia obróbki cieplnej i wykorzystania rozpuszczalników. Przy jej użyciu badacze opracowali PSC, którego rekordowa sprawność wyniosła 16,7 proc., co jest wynikiem bardzo dobrym, biorąc pod uwagę, że wcześniejsze PSC z elektrodą wytwarzaną ze złota osiągały maksymalną sprawność na poziomie 17,4 proc.
Stwierdzono ponadto, że elastyczne PSC z wytworzoną w opisany sposób elektrodą wykazują wysoką stabilność mechaniczną i minimalną utratę wydajności po 3 tys. cyklicznych zagięć.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
