Jeftiniji za proizvodnju i bolji u apsorpciji viših energetskih oblika svetlosti, perovskitni materijali imaju potencijal da zamene silicijum u tehnologiji solarnih panela. Nažalost, naučnici još uvek smišljaju kako da ove perovskite učine stabilnijim i dugotrajnijim.
U novoj studiji, naučnici su uspeli da značajno poboljšaju efikasnost određene vrste ovog materijala, poznatog kao olovo-halid perovskit. Kombinovanjem perovskita sa podlogom od metala, a ne stakla, efikasnost konverzije svetlosti je povećana za 250 procenata.
„Niko drugi nije došao do ovog zapažanja u perovskitima“, kaže Chunlei Guo, profesor optike na Univerzitetu Rochester u Njujorku.
„Odjednom, možemo staviti metalnu platformu ispod perovskita, potpuno menjajući interakciju elektrona unutar perovskita. Stoga koristimo fizičku metodu za projektovanje te interakcije.“
Iako ima još dosta posla da se ova tehnologija izvuče iz laboratorije i unese u solarni panel, to je još jedan pokazatelj da bi ove kristalne strukture perovskita uskoro mogle da budu materijali koji se koriste kada je u pitanju povećanje proizvodnje solarne energije.
Solarni paneli rade tako što koriste fotone sunčeve svetlosti da pobuđuju elektrone da napuste svoje mesto pored atoma da bi proizveli električnu struju. Međutim, kada se elektroni i praznine koje su ostavili za sobom rekombinuju, energija koja bi se mogla koristiti kao električna energija se umesto toga gubi kao toplota.
Dodavanjem metalne podloge istraživači su otkrili da mogu smanjiti tu rekombinaciju i povećati efikasnost. Tim je takođe pokazao da naizmenični slojevi metala i dielektričnog (izolacionog) materijala kao supstrata za perovskit koji apsorbuje svetlost mogu poboljšati stope efikasnosti na isti način.
Metalni supstrat deluje kao ogledalo, menjajući raspored elektrona i njihovih rupa koje generišu fotoni. Kroz „mnogo iznenađujuće fizike“, efikasnost se povećava. To je primer kako nadogradnja u tehnologiji solarnih ćelija ne mora nužno da uključuje sam upijajući materijal.
„Komad metala može da uradi isto toliko posla kao i složeni hemijski inženjering u vlažnoj laboratoriji“, kaže Guo.
Dok se efikasnost perovskita stalno poboljšava, dugovečnost ovih materijala je glavni kamen spoticanja za njihovo široko usvajanje. Najbolji put napred mogao bi biti korišćenje u tandemu sa silicijumom u solarnim panelima.
Istraživači koji stoje iza studije smatraju da postoji još poboljšanja u načinu na koji se metali mogu kombinovati sa perovskitima pomoću ove metode, što nam daje bolju kontrolu nad solarnim panelima i kako oni pretvaraju svetlost u električnu energiju.
Deo privlačnosti perovskita je to što postoji višestruki izbor metala i halogenida koji bi mogli da doprinesu njihovoj proizvodnji, a tehnika povećanja efikasnosti koja je ovde opisana treba da se primenjuje na sve strane. To bi moglo biti posebno važno jer istraživači pokušavaju da pronađu alternative koje eliminišu upotrebu olovnih halogenida, koji su za sada korak ispred drugih kompozitnih materijala, ali imaju poznate uticaje na životnu sredinu.
„Kako se pojavljuju novi perovskiti, onda možemo koristiti našu metodu zasnovanu na fizici da dodatno poboljšamo njihove performanse“, kaže Guo.
