Perovskite solarne ćelije (PSC) smatraju se obećavajućim kandidatom za fotonaponsku tehnologiju sledeće generacije sa visokom efikasnošću i niskim troškovima proizvodnje, što potencijalno predstavlja revoluciju u industriji obnovljive energije. Međutim, postojeći proces proizvodnje sloj po sloj predstavlja izazove koji su ometali komercijalizaciju ove tehnologije.
Nedavno su istraživači sa Gradskog univerziteta u Hong Kongu (CitiU) i Nacionalne laboratorije za obnovljivu energiju (NREL) u SAD-u zajednički razvili inovativni pristup premazivanju rešenja u jednom koraku koji pojednostavljuje proizvodni proces i smanjuje komercijalne barijere za PSC. Nalazi su objavljeni u naučnom časopisu Nature Energi pod naslovom „Ko-depozicija selektivnog kontakta i apsorbera za rupu za poboljšanje obradivosti perovskitnih solarnih ćelija“.
„Smanjenje broja koraka obrade uređaja bez žrtvovanja efikasnosti uređaja će pomoći u smanjenju složenosti procesa i troškova proizvodnje, što će poboljšati mogućnost proizvodnje PSC-a“, objasnio je dr Zhu Zonglong, ko-vođa istraživanja i docent na Departman za hemiju CitiU.
„Problem proizvodnje smo se pozabavili novim pristupom za ko-obradu kontakta selektivnog na rupe i sloja perovskita u jednom koraku, što je rezultiralo najsavremenijom efikasnošću od 24,5% i izuzetnom stabilnošću za solarne ćelije invertovanog perovskita. pomaže da se komercijalizacija tehnologije približi korak bliže“, rekao je on.
Tipično, PSC se proizvode korišćenjem procesa sloj po sloj, koji uključuje sekvencijalno nanošenje različitih slojeva solarne ćelije jedan na drugi. Iako je ovaj pristup bio uspešan u proizvodnji perovskitnih solarnih ćelija visokih performansi, on izaziva probleme koji mogu ometati njihovu komercijalizaciju, kao što su povećani troškovi proizvodnje, nezadovoljavajuća uniformnost i ponovljivost.
Da bi poboljšao proizvodnost PSC-ova, dr Žu je sarađivao sa dr Džozefom M. Luterom, iz NREL-a, kako bi zajedno izmislili novi pristup za proizvodnju efikasnih invertovanih perovskitnih solarnih ćelija u kojima se selektivni kontakt rupa i apsorber svetlosti perovskita mogu spontano formirati u postupak oblaganja jednog rastvora.
Otkrili su da ako se specifične fosfonske ili karboksilne kiseline dodaju rastvorima prekursora perovskita, rastvor će se samostalno sastaviti na supstratu indijum kalaj oksida tokom obrade perovskitnog filma. Oni formiraju robustan samosastavljen monosloj kao odličan kontakt za selektivne rupe dok perovskit kristališe. Ova procedura nanošenja premaza sa jednim rastvorom ne samo da rešava probleme vlaženja, već i pojednostavljuje proizvodnju uređaja stvaranjem i kontakta selektivnog na rupu i perovskitnog apsorbera svetlosti istovremeno, umesto tradicionalnog procesa sloj po sloj.
Novostvoreni PSC uređaj ima efikasnost konverzije snage od 24,5% i može zadržati više od 90% svoje početne efikasnosti čak i nakon 1200 sati rada na tački maksimalne snage pod stalnim osvetljenjem. Njegova efikasnost je uporediva sa onom kod sličnih PSC na tržištu.
Tim za saradnju je takođe pokazao da je novi pristup kompatibilan sa različitim samo-sastavljenim jednoslojnim molekularnim sistemima, kompozicijama perovskita, rastvaračima i skalabilnim metodama obrade, kao što su tehnike centrifugiranja i oblaganja oštricama. A PSC proizvedeni novim pristupom imaju uporedive performanse sa onima proizvedenim drugim metodama.
„Uvođenjem ovog inovativnog pristupa, nadamo se da ćemo doprineti istraživačkoj zajednici perovskita tako što ćemo predložiti jednostavniji metod za proizvodnju perovskitnih solarnih ćelija visokih performansi i potencijalno ubrzati proces njihovog iznošenja na tržište“, rekao je dr Žu.
Istraživački tim planira dalje da istražuje odnos između samosastavljenih jednoslojnih molekulskih struktura i prekursora perovskita kako bi se identifikovala optimalna grupa samosastavljenih jednoslojnih molekula za ovu tehniku, čime bi se poboljšale ukupne performanse PSC-a.
