Vědci zjistili, že solární perovskitové články a tandemy perovskit-křemík mohou být náchylné k potenciálně indukované degradaci. Vystavili tandemová buněčná zařízení PID stresu a zjistili, že ztratili až 50 % svého počátečního výkonu již po jednom dni.
Výzvy solárních perovskitových článků
Podle několika dokumentů solární perovskitové články čelí několika výzvám. Tyto výzvy se nejvíce týkají stability. Výzkum v této oblasti se z velké části zaměřil na citlivost materiálu na vlhkost, vysoké teploty a další podmínky prostředí. Potenciálně indukovaná degradace (PID), způsobená proudy unikajícími z článku a pohánějícími různé poškozující mechanismy, se staly hrozbou pro výkon křemíkových fotovoltaických modulů. Doposud je však perovskit jedním z nejméně prozkoumaných fotovoltaických technologií.
„Žádné zkoumání účinků PID v tandemových zařízeních perovskit/křemík však zatím není v literatuře publikované, navzdory důležitosti odolnosti PID pro komercializaci,“ uvedla skupina. „To nás motivuje k tomu, abychom zde vyhodnotili dopad vysokého napětí systému na zapouzdřená perovskitová/křemíková tandemová zařízení. Dále poskytli vhled do jeho hlavních příčin a formulovali strategie zmírnění.“
Průmyslové směrnice pro testování PID, uvedené v normě IEC 61215, uvádějí, že perovskitové solární články by měly být schopné projít 96 hodin při maximálním systémovém napětí za podmínek vlhkého tepla (85 °C, 85% vlhkost) s méně než 5% ztrátou jejich počáteční účinnosti.
Ukázalo se, že technologie tandemových článků testovaná na KAUST ztratila 53 % svého počátečního výkonu po 22 hodinách. A to při negativním předpětí 1 000 V, při nižší teplotě 60 °C. Kontrolní vzorky se vystavily stejné teplotě bez předpětí napětí, což sloužilo jako důkaz, že za ztrátu může PID. Úplné podrobnosti o studii lze nalézt v části „Potenciální degradace v tandemových fotovoltaických modulech perovskit/křemík“, publikované v Cell Reports Physical Science.
Degradace materiálu
Po testování skupina buňky rozebrala a pomocí zobrazovacích technik pochopila, jak k degradaci došlo. To ukázalo, že různé materiály z perovskitové vrstvy difundovaly do zapouzdřovací vrstvy. To naznačuje, že napětí může změnit strukturu perovskitu a degradovat jeho výkon jako solárního článku. Což také znamená odlišný mechanismus od PID společného pro křemík, způsobený pohybem iontů sodíku směrem k buňce.
Pokud jde o zmírnění tohoto efektu, skupina vidí moduly bez zapouzdření, kde článek nemá žádný kontakt se sklem, jako jednu možnost. I když poznamenává, že by to pravděpodobně způsobilo další problémy, protože perovskity se musí také chránit před vlhkostí.
Testování také ukázalo, že použití napětí v opačném směru by mohlo alespoň částečně „vyléčit“ ztrátu výkonu. Skupina si je však jistá, že bude zapotřebí větší ochrany. Uvádějí, že hledání materiálu, který může zabránit difúzi perovskitových materiálů, aniž by jinak poškodil výkon buněk, by mohlo být slibný krok k výzkumu.
Zdroje: pv-magazine, Towpoint
