A fizika világa Több energia a perovszkit napelemekből
Rui Zhu/Pekingi Egyetem
A szilícium ma uralja a napelemek piacát - az összes beépített napelem modul mintegy 90 százaléka ebből a félvezető anyagból áll. A laboratóriumban a legjobb szilícium prototípusok hatékonysága már meghaladta a 26 százalékos küszöböt. De a perovszkit kristályokból készült napelemek nagy előrelépésekkel járnak, és már több mint 20 százalékos hatékonyságot értek el. A „Science” folyóiratban a tudósok most arról számolnak be, hogyan javították újra a perovszkit napelemeket. Kifejlesztettek egy különösen hatékony prototípust, amely a fényaktív és áramot vezető rétegek kifinomult felépítésével rendelkezik.
Kezdetben Riu Zhu, a Pekingi Egyetem munkatársai a hagyományos perovszkit sejtek szerkezetéhez folyamodtak: Perovszkit kristályokat növesztettek elektromosan vezető - de ennek ellenére átlátszó - indium-ón-oxid rétegen. Ezt a réteget néhány nanométer vastag guanidin-bromid réteg követte. A kutatók ezt követően ezt a sót elektromosan vezető szén- és rézrétegekkel borították be. Zhu és csapata ennek az optimalizált perovszkit napelemnek összesen 200 prototípusát gyártotta, és több spektroszkópiai módszerrel megvizsgálták szerkezetüket.
A mesterséges napfénnyel végzett vizsgálati eredmények azt mutatták, hogy a nyitott áramkör feszültsége 1,21 volt rekordértékre nőtt, 21% feletti hatékonysággal. A nyitott áramkör feszültsége megfelel a fotovoltaikus modul elektromos feszültségének, ha egyetlen fogyasztó sem csatlakozik a modulhoz. Minél nagyobb az értéke, annál használhatóbb elektromos energiát tud biztosítani egy napelem. A további guanidinréteg itt központi szerepet játszik: Hatékonyan továbbítja a napfény által generált elektronokat egy elektródára, ezzel csökkentve a fel nem használt töltéshordozók veszteségét. Ezenkívül a prototípusok jó tartósságot mutattak, és sok órán keresztül megőrizték magas hatékonyságukat.