Perowskitowe ogniwa słoneczne cechują się wysoką przewodnością prądu oraz wyższym niż w przypadku krzemowych pochłanianiem światła słonecznego. Z tego względu uznaje się je za kuszące w kontekście produkcji taniej i wydajnej fotowoltaiki, która pewnego dnia mogłaby zastąpić tę opartą na krzemie.
Czytaj też: To źródło energii przebija paliwa kopalne. Dlaczego tak długo je pomijaliśmy?
Niestety, jednym z ograniczeń tej technologii był do tej pory długi czas potrzebny na testowanie takich ogniw. Dzięki wysiłkom naukowców z amerykańskiego NREL (National Renewable Energy Laboratory) możliwe stało się kompleksowe sprawdzenie wydajności i wytrzymałości perowskitowych ogniw słonecznych w warunkach otoczenia.
Jak wykazały przeprowadzone badania, jednoczesna ekspozycja na światło i ciepło pozwala na najdokładniejsze określenie zachowania takich modułów terenie. O kulisach przeprowadzonych działań i wyciągniętych na tej podstawie wnioskach członkowie zespołu badawczego piszą na łamach Nature.
Dzięki nowym procedurom testowania perowskitowe ogniwa słoneczne mogą być sprawdzane znacznie szybciej i łatwiej
Jak argumentują, zrozumienie stopnia przydatności perowskitowych ogniw słonecznych w warunkach otoczenia będzie jednym z kluczowych kroków do komercjalizacji tej technologii. Opracowane na potrzeby badań protokoły przyspieszonych testów mogą odegrać istotną rolę w tym kontekście, ponieważ można je zastosować w laboratorium. W ten sposób możliwe jest przekonanie się, jak panele będą funkcjonować po sześciu miesiącach pracy na zewnątrz.
W celu sprawdzenia, jak proponowane podejście wypadnie w praktyce naukowcy wzięli pod lupę perowskitowe ogniwa słoneczne o początkowej wydajności sięgającej 25,5%. Przeprowadzili szereg testów i zestawili zgromadzone dane z tymi pochodzącymi od modułów działających na zewnątrz przez sześć miesięcy. Jak wykazały testy, ogniwa zachowały ponad 93% swojej początkowej wydajności po 5000 godzin ciągłego oświetlenia. Eksperymenty obejmowały nie tylko upływ czasu, ale i zmiany temperaturowe. Za ich sprawą temperatury osiągały od -40 do +85 stopni Celsjusza. Po 1000 cyklach termicznych ogniwa straciły około 5% swojej początkowej wydajności.
Przy okazji członkowie zespołu badawczego odnotowali, że interfejs pomiędzy warstwą aktywnego perowskitu a warstwą transportującą dziury może być bardzo znaczący w kontekście niezawodności ogniw. Tworząc go z wykorzystaniem samoorganizującej się monowarstwy tlenku indu i cyny o podwyższonej wydajności z zakresu blokowania jonów, naukowcy niemal trzykrotnie zwiększyli stabilność testowanego ogniwa. W takiej konfiguracji działały one przez 1000 godzin w temperaturze 85 stopni Celsjusza oraz 8000 godzin przy temperaturze 50 stopni Celsjusza.