Koniec ze spadkami wydajności fotowoltaiki. Nowa powłoka rozwiązuje odwieczny problem

Jakie czynniki mają negatywny wpływ na funkcjonowanie ogniw słonecznych? Wilgotność bez wątpienia moglibyśmy zaliczyć do czołówki, ale na szczęście naukowcy zajmujący się tematem mogą to zmienić. To z kolei oznaczałoby, że fotowoltaika przyszłości będzie wolna od problemów, z jakimi zmaga się w obecnej formie.
Koniec ze spadkami wydajności fotowoltaiki. Nowa powłoka rozwiązuje odwieczny problem

Taka obietnica ma zostać zrealizowana przy udziale powłoki pozwalającej na utrzymanie wysokiej wydajności nawet w obliczu wyższej niż zwykle wilgotności. Była ona szczególnie dotkliwa dla urządzeń wytwarzanych metodą roztworową. Z jednej strony zapewniają one niższe koszty oraz możliwość skalowalnej produkcji, z drugiej natomiast takie podejście zwiększa podatność na wilgoć.

Czytaj też: Koniec chińskiej dominacji w fotowoltaice. Japońskie elastyczne panele mogą wszystko zmienić

W połączeniu z wysokimi, letnimi temperaturami, czynnik ten okazywał się gigantycznym utrudnieniem. Skutki były mało pożądane, a próby przeciwdziałania im podjęli się przedstawiciele KIST. Inżynierowie z Korei Południowej postawili na metodę powlekania dielektrycznego, z udziałem której rozpoczęli produkcję wysokowydajnych organicznych ogniw fotowoltaicznych wolnych od sezonowych zmian wilgotności.

Wilgotność może mieć negatywny wpływ na wydajność ogniw słonecznych, dlatego naukowcy z Korei Południowej opracowali nową strategię na potrzeby ich produkcji

Jednym z wykorzystanych w toku eksperymentów składników był karwon. Związek ten trafił do roztworu warstwy fotoaktywnej, tworząc niekowalencyjny kompleks z organicznym materiałem akceptorowym (L8-BO). Jak wyjaśniają autorzy publikacji zamieszczonej w Joule, napędzało to krystalizację i ustabilizowało przepływ wewnętrzny podczas procesu powlekania łopatek.

W ostatecznym rozrachunku członkowie zespołu badawczego potwierdzili możliwość tworzenia jednorodnych warstw fotoaktywnych przy wilgotności względnej otoczenia wynoszącej od 10% do 70%. Powstały moduł, mający powierzchnię wynoszącą nieco ponad 20 centymetrów kwadratowych, osiągnął wydajność rzędu 16,27%. Dla porównania: z wykorzystaniem konwencjonalnie stosowanej strategii naukowcy odnotowali sprawność wynoszącą 15,1%.

Korzystne okazały się również okresowe wahania sprawności, które dotychczas były znacznie większe, lecz w obecnej formie nie przekraczały 2%. To kolejny aspekt, który można uznać za postęp. Na uwagę bez wątpienia zasługuje fakt, iż autorom udało się usunąć potrzebę stosowania kosztownych pomieszczeń do suszenia. W nowym wydaniu oznacza to obniżone koszty produkcji i możliwość prowadzenia produkcji na masową skalę.

Czytaj też: Chińczycy opracowali akumulator, który wstrząśnie rynkiem. Kluczem nowy elektrolit

Zdaniem samych zainteresowanych, wdrożona przez nich technologia rozwiązuje długotrwały problem powtarzalności wynikający z wahań wilgotności. Poza tym otwiera drzwi prowadzące do taniej, stabilnej i wydajnej produkcji energii ze słońca. Zastosowana strategia w przyszłości mogłaby zostać przystosowana także do tandemowych ogniw – łączących perowskity i krzem – jeszcze bardziej zwiększając jej przydatność.