Perovskitové solární články nyní zkoumali vědci ve Spojeném království a Japonsku. Použili nejnovější zobrazovací techniky k pozorování vnitřního fungování perovskitového solárního článku v měřítku několika nanometrů.
Jejich zjištění naznačují, že jediný defekt je zodpovědný jak za omezení počátečního výkonu, tak za způsobující degradaci buňky. Změnou chemického složení a procesních parametrů lze výskyt tohoto defektu rychle redukovat. Skupina vědců je přesvědčená, že jeho nález by mohl být rychle aplikovaný i ve velkém měřítku.
Perovskitové solární články již ukázaly obrovský potenciál pro nízkonákladovou, vysoce účinnou solární energii. Vědci po celém světě tvrdě pracují na odstranění posledních několika problémů. Zejména s jejich dlouhodobou stabilitou, které stále brání materiálu před rozšířením komerční aplikace.
Perovskitové solární články a pozorování
To je cílem spolupráce mezi vědci z Cambridgeské univerzity ve Velké Británii a japonským Okinawským technologickým institutem (OIST). Skupina používala různé zobrazovací techniky k pozorování struktury perovskitových filmů v nanoměřítku a mechanismů, které fungují, když světlo dopadne na film.
„Osvětlováním perovskitových filmů v průběhu času, simulováním stárnutí zařízení solárních článků, jsme zjistili, že nejzajímavější dynamika se odehrává v těchto nanoskopických shlucích pastí,“ řekl Stuart Macpherson z Cambridge’s Cavendish Laboratory. „Nyní víme, že změny, které vidíme, souvisí s fotodegradací filmů. V důsledku toho mohou být nyní nosné pasti omezující účinnost přímo spojené se stejně zásadním problémem životnosti solárních článků.“
Skupina zjistila, že defekty v materiálu, o kterých se dříve říkalo, že vytvářejí „pasti“ pro nosiče náboje, které omezují účinnost zařízení, se také podílejí na strukturálních změnách. Ty časem snižují výkon zařízení. Tím, že se skupina zaměřuje na odstranění těchto vad během výrobního procesu, uvádí, že by mělo být dosažitelné zlepšení výkonu i životnosti. „Odhalili jsme, že ztráty výkonu a procesy vnitřní degradace mohou být zmírněné modulací těchto defektních fázových nečistot. Dále demonstrujeme, že to vyžaduje pečlivé vyladění místních strukturních a chemických vlastností,“ vysvětlují.
Závěry a prezentace
Metody pro změnu chemického složení a procesních parametrů by měly být rychle použitelné pro zpracování materiálů ve větším měřítku. A vyvinuté pozorovací techniky by mohly být aplikované i na jiné polovodičové materiály.
„Nyní chápeme, že jakékoli zbytkové nežádoucí fáze, dokonce i malé nanočástice zbývající ze zpracování článků, mají být špatnou zprávou pro životnost perovskitových solárních článků,“ řekl vědec Sam Stranks z Cambridgeské univerzity. „Výrobní procesy musí zahrnovat pečlivé vyladění struktury a složení na velké ploše. To proto, aby se eliminovaly jakékoli stopy těchto nežádoucích fází. Jedná se o ještě pečlivější kontrolu, než se u těchto materiálů obecně předpokládá. Toto je skvělý příklad základní vědy, která přímo řídí výrobu v měřítku.“
Vědci prezentovali svá zjištění v dokumentu Local Nanoscale Phase Impurities are Degradation Sites in Halide Perovskites, publikovaném v Nature.
zdroje: pv-magazine, Vapol
