Τα φωτοβολταϊκά κύτταρα, τα οποία μετατρέπουν το ηλιακό φως σε ηλεκτρική ενέργεια στα περισσότερα ηλιακά πάνελ, είναι κατασκευασμένα από πυρίτιο. Τα ηλιακά κύτταρα που αποτελούνται από κρυστάλλους πυριτίου απαιτούν πολλή ενέργεια και αναπτύσσονται μέσω δαπανηρών μεθόδων κατασκευής πολλαπλών σταδίων. Αυτός είναι ο λόγος που τα ηλιακά πάνελ είναι επί του παρόντος τόσο ακριβά.
Ωστόσο, υπάρχει μια εναλλακτική λύση στο πυρίτιο που έχει τη δυνατότητα να μειώσει το κόστος καθώς και να αυξήσει την απόδοση των ηλιακών συλλεκτών, σύμφωνα και με το ECOLE POLYTECHNIQUE FÉDÉRALE DE LAUSANNE. Μιλάμε για περοβσκίτες μικτών αλογονιδίων, ειδικά υλικά που μπορούν να χρησιμεύσουν ως ιδανικοί κρύσταλλοι για ηλιακά κύτταρα.
Ωστόσο το πρόβλημα με τους περοβσκίτες μικτών αλογονιδίων είναι ότι διαθέτουν μεγάλα κενά ζωνών (ο χώρος μεταξύ των ενεργειακών ζωνών σε ένα υλικό). Δεν συμβαίνει ηλεκτρική δραστηριότητα σε αυτά τα κενά και τα ηλεκτρόνια μπορούν να μετακινηθούν από τη μια ενεργειακή ζώνη στην άλλη μόνο εάν τα διάκενα ζώνης είναι στενά.
Από την άλλη πλευρά, το υλικό ημιαγωγών στα ηλιακά κύτταρα απαιτείται να έχει μικρότερα κενά ζώνης, έτσι ώστε τα ηλεκτρόνια που διεγείρονται από το ηλιακό φως να μπορούν εύκολα να μετακινηθούν στα αγώγιμα ηλεκτρόδια και να παράγουν ηλεκτρισμό.
Επιπλέον, το φως από τον ήλιο μπορεί επίσης να προκαλέσει τον διαχωρισμό των αλογονιδίων σε μικτό αλογονίδιο-περοβσκίτη. Αυτός ο διαχωρισμός μειώνει περαιτέρω την αποτελεσματικότητα ενός PSC ενώ είναι λειτουργικό.
Σύμφωνα με τους ερευνητές, τα ηλιακά πάνελ με κυψέλες που έχουν τόσο περοβσκίτη όσο και πυρίτιο (δυαδικά ηλιακά κύτταρα) αντιμετωπίζουν αυτά τα προβλήματα ακόμη και με μεγαλύτερη ένταση.
“Ένα από τα εμπόδια στον δρόμο για την εμπορευματοποίηση των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη είναι η λειτουργική τους σταθερότητα, η οποία τα θέτει σε μειονεκτική θέση σε σύγκριση με τις φωτοβολταϊκές τεχνολογίες που κυκλοφορούν ήδη. Αυτό είναι ιδιαίτερα ένα πρόβλημα με τους περοβσκίτες μικτών αλογονιδίων, που είναι ιδανικά υλικά για τα tandem ηλιακά κύτταρα», εξηγούν οι ερευνητές.
Η τρέχουσα μελέτη προτείνει μια αποτελεσματική λύση για την υπέρβαση των περιορισμών των PSC
Οι συγγραφείς ισχυρίζονται ότι αποτρέπουν τον διαχωρισμό των αλογονιδίων κατεργάζοντας τα PSC με δύο ρυθμιστές αλκυλαμμωνίου. Δύο PSC δοκιμάστηκαν χρησιμοποιώντας τους προτεινόμενους διαμορφωτές ασταμάτητα για 1200 και 250 ώρες.
Οι διαμορφωτές ήταν σε θέση να αντισταθμίσουν τις ενεργειακές απώλειες από τα μεγάλα κενά ζώνης στο βαθμό που η συνολική απόδοση των ηλιακών κυψελών αυξήθηκε. Η ενεργειακή τους απόδοση παρουσίασε άλμα σχεδόν 25 τοις εκατό και 21 τοις εκατό, αντίστοιχα, κατά τη διάρκεια των δοκιμών.
Το κύτταρο που λειτούργησε για 1200 ώρες μπόρεσε ακόμη και να ανακτήσει το 90 τοις εκατό της αρχικής του απόδοσης (ήταν 80 τοις εκατό για το άλλο κύτταρο).
Οι διαμορφωτές έκαναν τα PSC μετάλλων-αλογονιδίων τόσο σταθερά (αποτρέποντας τους διαχωρισμούς) όσο και ενεργειακά αποδοτικά.
Αυτό είναι ένα σπουδαίο επίτευγμα, καθώς θα μπορούσε να κάνει τα PSC πιο αποτελεσματικά από ποτέ για εφαρμογές μικρής και μεγάλης κλίμακας.
Διαβάστε ακόμη:
