Prosty dodatek o dużym znaczeniu
Rewolucja kryje się w związku chemicznym o skomplikowanej nazwie: 4-(N-karbazolil)pirydyna, w skrócie 4CP. Ten stały, nielotny dodatek zastąpił dotychczas używany składnik, który choć skuteczny, powodował powolne niszczenie struktury ogniwa. Lotne związki pod wpływem temperatury uciekały z urządzenia, pozostawiając po sobie mikrouszkodzenia prowadzące do degradacji. Prace prowadzone przez zespół profesorów z UNIST i Korea University przyniosły rozwiązanie opublikowane w Nature Energy. Najciekawsze jest to, że nie wymaga ono gruntownej przebudowy procesu produkcyjnego, bo wystarczy podmienić jeden składnik.
Czytaj też:
Nowe ogniwa osiągają sprawność na poziomie 26,2%, co plasuje je w czołówce technologii fotowoltaicznych. Jednak prawdziwym osiągnięciem jest ich wytrzymałość czasowa. Urządzenia zachowały 80% początkowej wydajności po ponad 3000 godzinach ciągłej pracy, co stanowi ogromny postęp w porównaniu z poprzednimi generacjami perowskitów. Testy w ekstremalnych warunkach również wypadły obiecująco. Po 200 cyklach gwałtownych zmian temperatury od -80 do 80 stopni Celsjusza ogniwa wciąż działały z ponad 90% początkowych możliwości. W długotrwałych testach w temperaturze 85 stopni różnica była jeszcze wyraźniejsza. O ile tradycyjne konstrukcje traciły połowę wydajności w 120 godzin, tak nowe rozwiązanie utrzymywało 80% sprawności po 400 godzinach.
Realne szanse na komercjalizację
Największą zaletą tego odkrycia może być jego praktyczny charakter. Producenci nie muszą inwestować w całkowicie nowe linie produkcyjne, ponieważ wystarczy modyfikacja jednego składnika w istniejącym procesie.
Badanie to dowodzi, że samo zastąpienie dodatku bez zmiany procesu produkcyjnego może skutecznie rozwiązać jedno z głównych wyzwań stojących przed perowskitowymi ogniwami słonecznymi – ich długowieczność – podkreśla zespół badawczy
Czytaj też:
To ważne, ponieważ dotychczas wysokie koszty wdrożenia stanowiły poważną barierę dla komercjalizacji perowskitów. Wyjątkowa odporność na ekstremalne warunki otwiera drogę do zastosowań, które dotąd były poza zasięgiem perowskitów. Naukowcy wskazują na potencjał w misjach kosmicznych, gdzie lekkość i wytrzymałość są kluczowe. W kosmosie panele muszą radzić sobie z ekstremalnymi wahaniami temperatury i intensywnym promieniowaniem. Czy to oznacza, że perowskity wreszcie spełnią swoją obietnicę? Technologia potrzebuje jeszcze czasu i testów w rzeczywistych warunkach. Jednak po latach obietnic bez pokrycia, to odkrycie daje realne podstawy do nadziei, iż perowskity mogą kiedyś stanowić poważną konkurencję dla krzemu.
Sukces w laboratorium to oczywiście dopiero pierwszy krok. Prawdziwym wyzwaniem będzie teraz skalowanie produkcji i utrzymanie tych parametrów w masowo wytwarzanych panelach. Mimo to nie da się ukryć, że to ważny krok naprzód. Jeśli uda się utrzymać deklarowane parametry w większej skali, perowskity mogą wreszcie znaleźć swoje miejsce na rynku – choć raczej jako uzupełnienie, a nie zastąpienie istniejących technologii.