Svet fyziky Viac energie z perovskitových solárnych článkov

fyziky

Rui Zhu/Pekingská univerzita

Kremík dnes dominuje na trhu solárnych článkov - asi 90 percent všetkých nainštalovaných solárnych modulov pozostáva z tohto polovodičového materiálu. V laboratóriu už účinnosť najlepších prototypov vyrobených z kremíka prekonala hranicu 26 percent. Solárne články vyrobené z perovskitových kryštálov však doháňajú veľké pokroky a už dosiahli účinnosť viac ako 20 percent. V časopise „Science“ vedci teraz uvádzajú, ako opäť vylepšili perovskitové solárne články. Vyvinuli obzvlášť efektívny prototyp so sofistikovanou štruktúrou vrstiev aktívnych na svetlo a vedúcich prúd.

Riu Zhu z univerzity v Pekingu sa spočiatku a jeho kolegovia uchýlili k štruktúre bežných perovskitových buniek: Na elektricky vodivej, ale napriek tomu priehľadnej vrstve oxidu india a cínu, pestovali kryštály perovskitu. Po tejto vrstve nasledovala vrstva guanidínbromidu hrubého niekoľko nanometrov. Vedci potom túto soľ pokryli elektricky vodivými vrstvami uhlíka a medi. Zhu a jeho tím vyrobili celkom 200 prototypov tohto optimalizovaného perovskitového solárneho článku a preskúmali ich štruktúru pomocou niekoľkých spektroskopických metód.

Testovacie merania s umelým slnečným žiarením ukázali, že napätie naprázdno vzrástlo na rekordnú hodnotu 1,21 voltu s účinnosťou nad 21 percent. Napätie otvoreného obvodu zodpovedá elektrickému napätiu fotovoltaického modulu, keď k modulu nie je pripojený žiadny spotrebiteľ. Čím vyššia je jeho hodnota, tým viac využiteľnej elektrickej energie môže solárny článok poskytnúť. Dodatočná guanidínová vrstva tu zohráva ústrednú úlohu: Účinne prenáša elektróny generované slnečným žiarením na elektródu, čím znižuje straty nepoužitých nosičov náboja. Prototypy navyše vykazovali dobrú odolnosť a udržali si vysokú úroveň účinnosti počas mnohých hodín.