Na ceste k stabilným perovskitovým solárnym článkom bez olova - Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB)
Najlepšie perovskitové solárne články vytvárajú obrovskú úroveň účinnosti, obsahujú však toxické olovo. Bezolovnaté solárne články z perovskitu doteraz dosahovali iba nízku úroveň účinnosti, ktorá tiež rýchlo klesá. Nové dielo medzinárodnej spolupráce teraz ukazuje, ako sa dajú vyrobiť stabilné vrstvy perovskitu, ktoré namiesto olova obsahujú cín. Organické zlúčeniny chránia cín pred oxidáciou a zaisťujú stabilitu.
Z nových materiálov pre solárne články sa halogenidy perovskitov považujú za obzvlášť sľubné. Počas niekoľkých rokov sa účinnosť takýchto perovskitových solárnych článkov zvýšila z niekoľkých percent na viac ako 25%. Najlepšie solárne články z perovskitu bohužiaľ obsahujú toxické olovo, ktoré predstavuje nebezpečenstvo pre životné prostredie. Je však prekvapivo ťažké nahradiť olovo menej toxickými prvkami. Jednou z najlepších alternatív je cín. Halogenidové perovskity s obsahom cínu namiesto olova by mali mať vynikajúce optické vlastnosti, ale v praxi sú ich účinnosti priemerné a rýchlo sa zhoršujú. A toto rýchle „starnutie“ je jeho hlavnou nevýhodou: katióny cínu v perovskitovej štruktúre reagujú veľmi rýchlo s kyslíkom z prostredia, takže ich účinnosť klesá.
Teraz medzinárodná spolupráca pod vedením Antonia Abateho, HZB a Zhao-Kui Wanga, Inštitútu pre funkčné nano- a mäkké materiály (FUNSOM), Univerzita Soochow v Číne, dosiahla prielom, ktorý pripravuje cestu pre netoxické solárne články na báze perovskitu. ktoré poskytujú stabilný výkon po dlhú dobu. Namiesto olova tiež používajú cín, ale dvojrozmernú štruktúru vytvorili vložením organických skupín do materiálu, čo vedie k takzvaným 2D Ruddlesdenovým popperovým fázam.
"Používame fenyletylamóniumchlorid (PEACl) ako prísadu do vrstiev perovskitu. Potom vykonáme tepelné ošetrenie, zatiaľ čo molekuly PEACl migrujú do vrstvy perovskitu. To vedie k vertikálne usporiadaným vrstvám dvojrozmerných kryštálov perovskitu," vysvetľuje prvý autor Dr. Meng Li. Li je postdoktorátom v Abateovej skupine a organizuje úzku spoluprácu s čínskymi partnermi. V šanghajskom synchrotrónovom žiarení (SSRF) boli schopní presne analyzovať morfológiu a vlastnosti kryštálov perovskitových filmov po rôznych úpravách žíhania.
Najlepšie z týchto bezolovnatých perovskitových solárnych článkov dosiahli účinnosť 9,1 percenta a vysoké hodnoty stability, a to ako za denných podmienok, tak aj za tmy. Molekuly PEACl sa hromadia medzi kryštalickými vrstvami perovskitu v dôsledku tepelného spracovania a vytvárajú bariéru, ktorá zabraňuje oxidácii cínových katiónov. „Táto práca pripravuje cestu pre efektívnejšie a stabilnejšie perovskitové solárne články bez obsahu olova,“ je presvedčený Abate.