Vědci na Tchaj-wanu předvedli nový způsob ovládání výroby vysoce čistého jodidu olovnatého jako prekurzorového materiálu pro perovskitový solární článek. Použitím teploty k lepší kontrole orientace krystalů byla skupina schopna vykázat mnohem vyšší účinnost, když byl prekurzor použit k výrobě perovskitové vrstvy a následně funkčního solárního článku.
Perovskitový solární článek může být pouze tak dobrý jako materiály, které jsou do něj použity. A ze všech mnoha přístupů ke zlepšení jejich výkonu a stability a k vývoji procesů pro jejich výrobu ve velkém měřítku, ty, které se zaměřují na prekurzorové materiály, které jsou součástí perovskitové vrstvy se dostalo poměrně malé pozornosti.
Skupina vědců vedená Průmyslovým technologickým a výzkumným institutem na Tchaj-wanu pracovala na výrobě jodidu olovnatého (PbI2). Což je prvek prakticky ve všech dosud vyrobených nejlepších perovskitových solárních článcích. Vycházeli z dřívějšího výzkumu. Ten ukázal, že čistota a formování tohoto materiálu by se mohly stát klíčovým faktorem výkonu, jakmile se integruje do solárního článku.
Teplota kontroly krystalů
Nejnovější práce skupiny ukazuje, jak krystalická struktura a orientace PbI2 má nakonec významný dopad na výkon buněk. Výzkumníci také představují jednoduchý způsob, jak to ovládat pomocí teploty během syntézy. Svá zjištění popsali v „Nové metodě řízení krystalografické preferované orientace jodidu olovnatého směrem k vysoce účinným a velkoplošným perovskitovým solárním článkům“. Ta se nedávno publikovala v RRL Solar.
Měněním teploty během syntézy PbI2 skupina zaznamenala významné změny ve způsobu tvorby krystalů. Ty měly velký vliv na výkon buňky. „Horizontální roviny … jsou prospěšné pro černé krystaly perovskitu FAPbI3. Zatímco boční plochy ¨vedou k tvorbě δ-FAPbI3, která je známá jako žlutá fáze perovskitů a nemá žádnou fotoaktivitu,“ vysvětlila skupina.
A když se vyrobil do buněk, PbI2 syntetizovaný při vyšších teplotách (120 °C) byl nejlepší výkon. Přičemž teplota způsobila větší růst požadovaných horizontálních aspektů. Články vyrobené s PbI2 syntetizovaným při 25 °C vyšly s průměrnou účinností pouhých 8,8 %. Zatímco články s materiálem zpracovaným při 120 °C dosáhly průměrné účinnosti 17 %, přičemž mistrovský článek v dávce naměřený na 17,96 %. A tyto články se zvětšily až na plochu 3,68 centimetrů čtverečních a dosáhly účinnosti 16,08 %. Což skupina vidí jako silný potenciál pro její přístup, který stojí za prozkoumání u zařízení s větší plochou.
„Industrializace modulů perovskite je nevyhnutelná,“ uzavřela skupina. ,,Poskytování spolehlivých a levných prekurzorů je klíčem k výrobě a ovládání PSC jako konkurenceschopného produktu na trhu solárních článků v budoucnu.“
Zdroj: pv-magazine, Vapol
