Revolucija u solarnoj energiji: perovskitne ćelije za budućnost!

Revolucija u solarnoj energiji: perovskitne ćelije za budućnost!

Istraživanja novih materijala za fotonaponske uređaje dobivaju sve više maha. Perovskiti, koji se smatraju isplativom alternativom klasičnim silicijskim solarnim ćelijama, posebno su obećavajući. Ova otkrića dolaze od istraživača sa Sveučilišta Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU), koji intenzivno rade na protoku električne energije u perovskitnim materijalima na Nürnberškom energetskom kampusu (EnCN). Perovskitne ćelije imaju potencijal dovesti do revolucije u solarnoj energiji.

Perovskitne solarne ćelije imaju nekoliko prednosti. Njihova je proizvodnja jeftinija u usporedbi s konvencionalnim solarnim ćelijama koje se temelje na energetski intenzivnim silicijskim poluvodičima. Također postižu visoku učinkovitost od preko 26 posto i pokazuju visoku toleranciju na nedostatke. Ovo im svojstvo omogućuje da zadrže svoja optoelektronička svojstva čak i u prisutnosti nedostataka u kristalnoj strukturi. Međutim, korištenje olova kao komponente u tim stanicama također je jasan nedostatak jer predstavlja rizik za okoliš i zdravlje.

Istraživanje dugoročne stabilnosti

Središnja tema aktualnih istraživanja je dugoročna stabilnost perovskitnih solarnih ćelija. Međunarodni tim predvođen prof. Antoniom Abateom proveo je studiju kako bi istražio učinke ekstremnih temperaturnih ciklusa na te materijale. Eksperimentalni dio studije uključivao je temperaturne varijacije između -150 °C i +150 °C, koje su simulirale ponašanje mikrostruktura i interakcije između slojeva stanica u ekstremnim uvjetima. Rezultati su nedavno objavljeni u časopisu Nature Reviews Materials.

Istraživači su otkrili da toplinski stres igra ključnu ulogu u razgradnji metalnih halida perovskita. Ove ćelije mogu postići učinkovitost do 27 posto, iako se njihova dugoročna stabilnost pri vanjskoj uporabi smatra upitnom. Idealno bi bilo da solarni moduli daju stabilne prinose najmanje 20 do 30 godina kako bi bili ekonomski održivi.

Koraci potrebni za poboljšanje

Kako bi poboljšali stabilnost u stvarnim uvjetima, FAU istraživači razvijaju kriterije za toleranciju grešaka u spojevima poluvodiča. Proces proizvodnje perovskitnih stanica mogao bi se optimizirati poboljšanjima u kvaliteti kristala kao i odgovarajućim puferskim slojevima. Standardizirani protokoli testiranja za određivanje stabilnosti tijekom temperaturnih promjena također su potrebni za bolje razumijevanje izazova vanjske uporabe.

Ukratko, istraživanje perovskita nudi obećavajuću perspektivu za jeftine i dugotrajne solarne ćelije koje se mogu lakše prilagoditi različitim primjenama. Unatoč izazovima, posebice u pogledu dugoročne stabilnosti i sadržaja olova, ciljani daljnji razvoj ovih tehnologija mogao bi biti ključan za budući smjer fotonapona. FAU istraživači rade na izradi pouzdanih predviđanja za ekološki prihvatljive materijale kako bi pronašli dugoročna rješenja.