Zdroj: pv-magazine
Medzinárodný tím vedcov vedený Julian Steele na belgickej KU Leuven University tvrdí, že vyvinul proces na zlepšenie tepelnej stability jedného z najsľubnejších materiálov na báze perovskitu pre aplikáciu PV: CsPbI3.
"Jednou z najväčších prekážok komerčného nasadenia perovskitových solárnych článkov je ich nestabilita," uviedol Steele. "Náklady na ich prísady sú nízke, ich účinnosť prudko stúpa, ale ich stabilita zostáva problematická."
Všetky doteraz objavené varianty perovskitu sú chemicky citlivé. Vystavenie vzduchu, vlhkosti, svetlu a teplu môže zmeniť ich chemické väzby a zhoršiť ich. Steele povedal, že začlenenie cézia do formulácie CsPbI3 robí tento materiál robustnejším, ale tiež predstavuje fázovú nestabilitu, čo vyvoláva nové obavy výrobcov solárnych článkov o to, či molekuly kedykoľvek zmenia usporiadanie.
Ako je známe, polymorfizmus je pre výrobcov znepokojujúci. Pri teplote viac ako 320 stupňov Celzia si CsPbI3 osvojuje kryštalickú štruktúru, vďaka ktorej je čierna a nepriehľadná; pri izbovej teplote obnoví amorfnú konfiguráciu, ktorá jej dodáva žltkastú farbu. Posledne menovaná forma značne znižuje absorpciu svetla a účinnosť akéhokoľvek solárneho článku, v ktorom by bol materiál zabudovaný.
Po celé roky bol proces riadenia fázovej transformácie v CsPbI3 nejasný. Výskumníkom sa podarilo uložiť kryštalickú fázu začlenením nových chemických zlúčenín do ich vrstiev perovskitov alebo zmenou veľkosti kryštálov, z ktorých boli zložené. Nikto však zatiaľ nedokázal vysvetliť, prečo tieto triky fungujú. Opakujúca sa hádanka sa týka toho, prečo vrstvy žíhané za rovnakých podmienok niekedy zchladnú a niekedy čierne, keď ochladia na izbovú teplotu.
Vysoké napätie
Merania vykonané v Európskom zariadení na synchrotrónové žiarenie v Grenobli vo Francúzsku nedávno identifikovali kandidáta, ktorý môže riadiť fázový prechod: substrát, na ktorý je nanesená perovskitová vrstva.
V článku vo vede, Steele vysvetlil spojenie medzi perovskitovou vrstvou a skleneným povrchom, na ktorý je aplikovaný, môže spôsobiť napätie vo vrstve, ktoré je schopné prepojiť požadovanú fázu ako výsledok.
Podľa štúdie, do ktorej boli zapojení vedci v 11 výskumných strediskách na troch kontinentoch, zostáva rozhranie medzi perovskitom a substrátom, ktoré sa vytvára pri žíhaní pri vysokej teplote, aj po návrate na teplotu okolia. Ak je pokles teploty pomerne prudký, perovskit si môže udržať kryštálovú sieť rozhrania a prispôsobiť sa jej.
Vrstva perovskitu sa pri zahrievaní rozširuje „ako harmonika“, povedal Steele. Vedecký výskumný pracovník dodal: „Po ochladení sa táto vrstva pokúša stlačiť znova, ale rozhranie, ktoré vytvorila so substrátom, ju udržuje predĺženú. V našej štúdii sme preukázali, že toto napätie medzi vrstvou perovskitov a substrátom sa môže využiť na stabilizáciu kryštalickej fázy, ktorá vytvára čierne vrstvy perovskitov. “
