Perowskity to nowy materiał, który oferuje efektywność energetyczną porównywalną z panelami krzemowymi, ale tańszy i prostszy do wyprodukowania. Naukowcom z IChF PAN i szwajcarskiego EPFL udało się podnieść jego energetyczną wydajność i wydłużyć czas życia oraz zwiększyć stabilność perowskitowych paneli.
«Chciałbyś podładować telefon w trakcie wędrówki po górach? A może zostać prosumentem, tyle że… nie masz dachu, na którym dałoby się zainstalować słoneczne panele? Jeśli chwilę poczekasz, twoje marzenia mogą się spełnić dzięki perowskitom. Metalohalogenki perowskitów od kilku lat stają się wiodącym kandydatem na najbardziej ekonomiczny materiał, głównie w dziedzinie energii odnawialnej, a konkretnie – paneli słonecznych» — przypomina w informacji prasowej Instytut Chemii Fizycznej PAN (IChF PAN).
To, co dziś widujemy na dachach czy w specjalnych instalacjach fotowoltaicznych, to panele krzemowe. Są dość grube, sztywne, a do ich wyprodukowania potrzeba długiego czasu, bardzo wysokich temperatur i skomplikowanych technologii. Jednym słowem – dużo pieniędzy. Tymczasem perowskity są proste i tanie w produkcji, a ich synteza nie wymaga skomplikowanej i drogiej aparatury.
Perowskit oferuje przy tym wydajność energetyczną porównywalną z krzemem (tu mimo ponad 40 lat badań i rozwoju wciąż nie przekracza ona 27 proc.), a rekordy są wciąż śrubowane.
W początkach badań nad tym materiałem w 2009 roku, wydajność perowskitu wynosiła 3,9 proc. „Dekadę później – już 24,2 proc. Potencjalnie może sięgnąć 31 proc., a dzięki architekturze tandemowej – nawet więcej. A przecież wszyscy dziś stawiają na wydajność” — mówi Rashmi Runjhun, doktorantka programu NaMeS prowadzonego w IChF PAN, cytowana w informacji prasowej.
Zdaniem Runjhun właśnie dlatego perowskity mają wielki potencjał przemysłowy. Wystarczy wziąć parę stosunkowo dostępnych chemicznych związków, wymieszać je w roztworze i nanieść na podłoże. Ma ona nadzieję, że w niedalekiej przyszłości dzięki badaniom jej i innych zespołów, perowskitowe warstwy światłoczułe będzie można nanosić na różne, w tym elastyczne i giętkie powierzchnie. Np. na zróżnicowane geometrycznie powierzchnie ścian, dachów czy… ubrania. Być może powstaną nawet farby ścienne, generujące energię.
Mogą w tym pomóc badania prowadzone w IChF PAN we współpracy ze szwajcarskim EPFL. Dzięki niewielkiej zmianie składu roztworu udało się podnieść jego energetyczną wydajność z 15 proc. do ponad 20 proc. To efekt zarówno większych ziaren warstwy aktywnej, jak i lepszej separacji ładunków. Niejako „przy okazji” zespołowi badawczemu udało się też wydłużyć czas życia perowskitowych paneli i zwiększyć ich stabilność. Wyniki opublikowano niedawno w „Chemistry of Materials”.
Wyzwania? „Sprawić, by nowe, perowskitowe panele słoneczne były bardziej przyjazne środowisku; na razie bowiem materiał opiera się na toksycznym ołowiu” — dodaje szef projektu, prof. Janusz Lewiński. A jaki jest idealny panel słoneczny z marzeń Rashmi Runjhun? Jak mówi: powinien być przede wszystkim wydajny. Poza tym tani w produkcji, stabilny (przynajmniej 10 lat dobrej aktywności) i przyjazny środowisku. No i oczywiście giętki. Taki, żeby np. można było np. nanosić fotowoltaiczną warstwę na tkaniny.
Projekt NaMeS otrzymał dofinansowanie z programu Unii Europejskiej w zakresie badań naukowych i innowacji „Horyzont 2020” oraz ze środków finansowych na naukę w latach 2017-2021 przyznanych przez Ministerstwo Nauki i Szkolnictwo Wyższego na realizację projektu międzynarodowego współfinansowanego.