Revoluție în energia solară: celule perovskite pentru viitor!

Revoluție în energia solară: celule perovskite pentru viitor!

Cercetarea de noi materiale pentru fotovoltaic câștigă amploare. Perovskiții, care sunt considerați o alternativă rentabilă la celulele solare clasice de siliciu, sunt deosebit de promițătoare. Aceste descoperiri provin de la cercetătorii de la Universitatea Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU), care lucrează intens la fluxul de electricitate în materialele perovskite la Campusul Energetic din Nuremberg (EnCN). Celulele perovskite au potențialul de a produce o revoluție în energia solară.

Celulele solare perovskite au mai multe avantaje. Producția lor este mai ieftină în comparație cu celulele solare convenționale, care se bazează pe semiconductori de siliciu consumatoare de energie. De asemenea, ating o eficiență ridicată de peste 26 la sută și prezintă o toleranță ridicată la defecte. Această proprietate le permite să-și păstreze proprietățile optoelectronice chiar și în prezența unor defecte în structura cristalină. Cu toate acestea, utilizarea plumbului ca componentă în aceste celule este, de asemenea, un dezavantaj clar, deoarece prezintă riscuri pentru mediu și sănătate.

Cercetări privind stabilitatea pe termen lung

Un subiect central al cercetărilor actuale este stabilitatea pe termen lung a celulelor solare perovskite. O echipă internațională condusă de prof. Antonio Abate a realizat un studiu pentru a investiga efectele ciclurilor de temperatură extremă asupra acestor materiale. Partea experimentală a studiului a implicat variații de temperatură între -150 °C și +150 °C, care au simulat comportamentul microstructurilor și interacțiunile dintre straturile celulelor în condiții extreme. Rezultatele au fost publicate recent în revista Nature Reviews Materials.

Cercetătorii au descoperit că stresul termic joacă un rol crucial în degradarea perovskiților cu halogenuri metalice. Aceste celule pot atinge eficiențe de până la 27 la sută, deși stabilitatea lor pe termen lung în utilizarea în aer liber este considerată discutabilă. Modulele solare ar trebui să ofere în mod ideal randamente stabile pentru cel puțin 20 până la 30 de ani pentru a fi viabile din punct de vedere economic.

Pași necesari pentru îmbunătățire

Pentru a îmbunătăți stabilitatea în condiții reale, cercetătorii FAU dezvoltă criterii pentru toleranța la defect în conexiunile semiconductoare. Procesul de fabricație al celulelor perovskite ar putea fi optimizat prin îmbunătățiri ale calității cristaline, precum și prin straturi tampon adecvate. Protocoalele de testare standardizate pentru a determina stabilitatea în timpul schimbărilor de temperatură sunt, de asemenea, necesare pentru a înțelege mai bine provocările utilizării în aer liber.

În rezumat, cercetările asupra perovskiților oferă o perspectivă promițătoare pentru celulele solare cu costuri reduse și de lungă durată, care pot fi adaptate mai ușor la diverse aplicații. În ciuda provocărilor, în special în ceea ce privește stabilitatea pe termen lung și conținutul de plumb, dezvoltarea ulterioară vizată a acestor tehnologii ar putea fi crucială pentru direcția viitoare a fotovoltaicului. Cercetătorii FAU lucrează la realizarea de predicții fiabile pentru materialele ecologice, pentru a găsi soluții pe termen lung.