Ιταλοί επιστήμονες κατασκευάζουν μεγάλης επιφάνειας φωτοβολταϊκά με απόδοση 12,6%

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Ρώμης ανέπτυξαν ηλιακά πάνελ περοβσκίτη διαστάσεων 15 x 15 cm, βασισμένα σε μια στρώση μεταφοράς οπών (HTL) από ανόργανο οξείδιο του νικελίου (NiOx).

«Η έρευνά μας ξεχωρίζει για τη βελτιστοποίηση της απόθεσης του οξειδίου του νικελίου σε μεγάλη επιφάνεια χρησιμοποιώντας την τεχνική blade coater, μια κλιμακούμενη μέθοδο που είναι θεμελιώδης για τη μείωση του τεχνολογικού χάσματος μεταξύ της βασικής έρευνας και της εμπορευματοποίησης», δήλωσε ο επικεφαλής της έρευνας, Luigi Angelo Castriotta, στο περιοδικό pv. «Αυτή η τεχνική έχει βελτιστοποιηθεί ώστε να εκτελείται σε συνθήκες περιβάλλοντος με μέση υγρασία 25%, εξαλείφοντας την ανάγκη για ελεγχόμενα περιβάλλοντα όπως άζωτο, τα οποία χρησιμοποιούνται συχνά στις παραδοσιακές μεθόδους κατασκευής».

Στα ανεστραμμένα ηλιακά κύτταρα και πάνελ περοβσκίτη, το υλικό περοβσκίτη αποτίθεται πάνω στην HTL και στη συνέχεια καλύπτεται με μια στρώση μεταφοράς ηλεκτρονίων (ETL), ακολουθώντας τη διαδικασία με αντίστροφη αρχιτεκτονική από τα συμβατικά συστήματα. Οι ανεστραμμένες συσκευές περοβσκίτη συνήθως εμφανίζουν ισχυρή σταθερότητα, αλλά έχουν υστερήσει σε απόδοση μετατροπής και απόδοση κυττάρων σε σύγκριση με τα συμβατικά.

Οι επιστήμονες εξήγησαν ότι τα ανεστραμμένα κύτταρα περοβσκίτη συνήθως χρησιμοποιούν HTL βασισμένη στην πολυ(triarylamine) (PTAA), η οποία είναι γνωστή για την υψηλή της απόδοση σε εκτυπώσιμες συσκευές. Η επιλογή του NiOx έγινε λόγω της βελτιωμένης μακροχρόνιας σταθερότητας που προσφέρει αυτό το υλικό, ενώ παρουσιάζει παρόμοια επίπεδα απόδοσης με το PTAA. «Σε αντίθεση με το PTAA, το NiOx είναι δυνητικά χαμηλού κόστους λόγω της ανόργανης φύσης του, είναι πολύ φωτοσταθερό, χημικά σταθερό, έχει εξαιρετική οπτική διαπερατότητα και είναι υδρόφιλο», εξήγησαν.
Δοκιμασμένο υπό πρότυπες συνθήκες φωτισμού, το πάνελ περοβσκίτη 110 cm² πέτυχε απόδοση μετατροπής ισχύος 12,6%, πυκνότητα ρεύματος βραχυκυκλώματος 19,67 mA/cm² και παράγοντα πλήρωσης 63,49%. Η συσκευή μπόρεσε επίσης να διατηρήσει το 84% της αρχικής απόδοσής της μετά από 1000 ώρες θερμικών δοκιμών σε θερμοκρασία 85°C στον αέρα.

«Αυτά τα αποτελέσματα υπογραμμίζουν το δυναμικό του NiOx σε ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη (PSCs) και ανοίγουν νέους δρόμους για την μεγάλης κλίμακας και οικονομικά αποδοτική παραγωγή ηλιακών μονάδων περοβσκίτη», δήλωσαν οι επιστήμονες. «Η μελλοντική έρευνα πρέπει να επικεντρωθεί στην περαιτέρω βελτιστοποίηση της διαδικασίας κατασκευής και στη διερεύνηση της εμπορικής βιωσιμότητας αυτών των τεχνολογιών».
«Η έρευνά μας όχι μόνο αντιμετωπίζει ένα από τα κύρια εμπόδια για την εμπορική εκμετάλλευση των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη, δηλαδή την κλιμάκωση της διαδικασίας κατασκευής, αλλά το κάνει με μια βιώσιμη προσέγγιση που αποφεύγει τη χρήση τοξικών διαλυτών και σύνθετων περιβαλλόντων κατασκευής», δήλωσε ο Castriotta. «Το αποτέλεσμα είναι μια πολλά υποσχόμενη τεχνολογία που μπορεί να επιταχύνει την υιοθέτηση των ηλιακών κυψελών περοβσκίτη σε βιομηχανική κλίμακα, διατηρώντας παράλληλα υψηλή απόδοση και μακροχρόνια σταθερότητα».