Blokovanie elektrónov umožňuje solárnym článkom s účinnosťou 18,5 percenta

Nemeckí a švajčiarski vedci spoločne vyvinuli perovskitový solárny článok využívajúci uhlíkové elektródy, ktorý má účinnosť až 18,5 percenta a po 500 hodinách nepretržitého svetla si zachováva 82 percent. Hoci účinnosť tohto článku ďaleko zaostáva za inými perovskitovými solárnymi zariadeniami, vyrába sa pomocou nízkoteplotného procesu, čo umožňuje dosiahnuť nízkonákladovú výrobu vo veľkom meradle, vďaka čomu je tento prístup hodný ďalšieho skúmania.

V novo publikovanom článku vedci pod vedením Fraunhoferovho inštitútu pre solárne energetické systémy uviedli: "[V súčasnosti bežne používané] kovové kontaktné elektródy urýchľujú degradáciu perovskitových solárnych článkov v dôsledku difúzie kovových nečistôt na povrchu. Nahradenie kovových kontaktov chemicky inertné, robustné uhlíkovo-grafitové elektródy v perovskitových solárnych článkoch – tj perovskitové solárne články na báze uhlíka (C-PSC) – môžu zásadne vyriešiť tento problém. Má schopnosť zvládať tlak prostredia na základe priemyselne vyspelej technológie tlače, takže je celkom sľubný na komercializáciu“.

Ďalej vysvetlili, že v článkoch C-PSC sa vyskytol ďalší problém, ktorý viedol k strate výkonu na rozhraní uhlíkovej elektródy s vrstvou perovskitu. Na prekonanie tohto problému vyvinul Fraunhoferov inštitút pre solárne energetické systémy ISE v spolupráci s vedcami zo Švajčiarskeho federálneho technologického inštitútu v Lausanne (EPFL) bariérovú vrstvu, ktorú je možné umiestniť medzi tieto dva.

Na aktívnu vrstvu batérie uložili ďalšiu perovskitovú štruktúru a použili rôzne zobrazovacie techniky, aby určili, že táto dodatočná vrstva by mohla zastaviť pohyb elektrónov v „nesprávnom“ smere a zlepšiť výkon batérie.

Tento prístup vysvetľujú v článku „Používanie 2D perovskitov ako elektrónových blokujúcich vrstiev vo vysokej účinnosti (18,5 percenta) perovskitových solárnych článkov s použitím nízkoteplotných uhlíkových elektród na tlač“ nedávno publikovanej v Advanced Energy Materials. Ako naznačuje názov, tím vyrobil článok s vysokou účinnosťou 18,5 percenta a po 500 hodinách vystavenia slnečnému žiareniu si zachoval účinnosť 82 percent. Riadiace zariadenie bez bariéry dosiahlo počiatočnú účinnosť 15,7 percenta, ale po 200 hodinách svietenia stratilo 63 percent svojej účinnosti.

"Veríme, že použitie 2D perovskitov ako vrstiev blokujúcich elektróny (EBL) môže pomôcť pripraviť cestu pre budúcu efektívnu a dlhodobo stabilnú prax vývoja plne vytlačených C-PSC," uzavrel tím.