Revolucija v sončni energiji: perovskitne celice za prihodnost!

Revolucija v sončni energiji: perovskitne celice za prihodnost!

Raziskave novih materialov za fotovoltaiko dobivajo zagon. Obetavni so predvsem perovskiti, ki veljajo za stroškovno učinkovito alternativo klasičnim silicijevim sončnim celicam. Te ugotovitve prihajajo od raziskovalcev na Univerzi Friedrich-Alexander Erlangen-Nürnberg (FAU), ki intenzivno delajo na pretoku električne energije v perovskitnih materialih v Nürnberškem energetskem kampusu (EnCN). Perovskitne celice lahko povzročijo revolucijo v sončni energiji.

Perovskitne sončne celice imajo več prednosti. Njihova proizvodnja je cenejša v primerjavi s klasičnimi sončnimi celicami, ki temeljijo na energetsko intenzivnih silicijevih polprevodnikih. Dosegajo tudi visoko učinkovitost preko 26 odstotkov in izkazujejo visoko toleranco na napake. Ta lastnost jim omogoča, da ohranijo svoje optoelektronske lastnosti tudi v prisotnosti napak v kristalni strukturi. Vendar pa je uporaba svinca kot sestavine v teh celicah tudi očitna pomanjkljivost, saj predstavlja tveganje za okolje in zdravje.

Raziskave o dolgoročni stabilnosti

Osrednja tema trenutnih raziskav je dolgoročna stabilnost perovskitnih sončnih celic. Mednarodna ekipa pod vodstvom prof. Antonia Abateja je izvedla študijo, da bi raziskala učinke ekstremnih temperaturnih ciklov na te materiale. Eksperimentalni del študije je vključeval temperaturne razlike med -150 °C in +150 °C, ki so simulirale obnašanje mikrostruktur in interakcije med plastmi celic v ekstremnih pogojih. Rezultati so bili nedavno objavljeni v reviji Nature Reviews Materials.

Raziskovalci so ugotovili, da ima toplotni stres ključno vlogo pri razgradnji kovinskih halogenidov perovskitov. Te celice lahko dosežejo učinkovitost do 27 odstotkov, čeprav je njihova dolgoročna stabilnost pri zunanji uporabi vprašljiva. Solarni moduli bi morali v idealnem primeru zagotavljati stabilne donose vsaj 20 do 30 let, da bi bili ekonomsko upravičeni.

Potrebni koraki za izboljšanje

Da bi izboljšali stabilnost v realnih pogojih, raziskovalci FAU razvijajo merila za toleranco napak v polprevodniških povezavah. Proizvodni proces perovskitnih celic bi bilo mogoče optimizirati z izboljšavami kakovosti kristalov in ustreznimi puferskimi plastmi. Za boljše razumevanje izzivov uporabe na prostem so potrebni tudi standardizirani testni protokoli za določanje stabilnosti med temperaturnimi spremembami.

Če povzamemo, raziskave perovskitov ponujajo obetavno perspektivo za nizkocenovne in dolgotrajne sončne celice, ki jih je mogoče lažje prilagoditi različnim aplikacijam. Kljub izzivom, predvsem glede dolgoročne stabilnosti in vsebnosti svinca, bi lahko bil ciljno usmerjen nadaljnji razvoj teh tehnologij ključen za prihodnjo usmeritev fotovoltaike. Raziskovalci FAU delajo na zanesljivih napovedih za okolju prijazne materiale, da bi našli dolgoročne rešitve.