Celulele solare bazate pe perovskite ating eficiență ridicată: convertesc peste 20 la sută din lumina incidentă direct în putere utilizabilă.
Aceste structuri pot servi drept căi de transport pentru operatorii de transport. Acest lucru este raportat în revista Energy & Environment Science.
În căutarea mecanismelor fizice subiacente, cercetătorii Institutului de Tehnologie Karlsruhe (KIT) au detectat acum benzi de nanostructuri cu direcții alternative de polarizare în straturile perovskite. Aceste structuri pot servi drept căi de transport pentru operatorii de transport. Acest lucru este raportat în revista Energy & Environment Science.
Perovskitele utilizate de oamenii de știință KIT sunt compuși organici metalici cu o structură specială de cristal și proprietăți fotovoltaice excelente. De la descoperirea lor în 2009, celulele solare perovskite au cunoscut o dezvoltare rapidă. Între timp, acestea ating eficiențe de conversie a puterii de peste 20 la sută. Acest lucru le face una dintre cele mai promițătoare tehnologii fotovoltaice. Cercetările asupra celulelor solare perovskite se confruntă totuși cu două provocări speciale: straturile absorbante de lumină trebuie să fie mai robuste în raport cu impactul asupra mediului, iar plumbul conținut în acestea trebuie să fie înlocuit cu elemente mai compatibile cu mediul. Aceasta necesită o înțelegere aprofundată a mecanismelor fizice care permit rata mare de conversie a energiei solare absorbite în energie electrică.
O echipă interdisciplinară de cercetători condusă de Dr. Alexander Colsmann, șeful Grupului Fotovoltaic Organic al Institutului Tehnologiei Luminoase (LTI) și Centrul de Cercetare a Materialelor pentru Sisteme Energetice (MZE) al KIT a analizat celulele solare perovskite cu ajutorul microscopiei cu forță piezoresponse, o specialitate tipul de microscopie cu forță de scanare și a găsit nanostructuri feroelectrice în straturile absorbante de lumină. Cristalele ferroelectrice formează domenii cu direcție identică de polarizare electrică. Oamenii de știință KIT au observat că, în timpul dezvoltării stratului subțire, perovskitele cu iodură de plumb formează circa 100 nm benzi de domenii feroelectrice cu câmpuri electrice alternante. Această polarizare alternativă electrică în material poate juca un rol important în transportul încărcărilor fotogenerate din celula solară și, prin urmare, să explice proprietățile fotovoltaice speciale ale perovskitelor.
„Aceste structuri feroelectrice cu dimensiunea de câțiva 10 nm ar putea forma căi de transport aproape perfect separate pentru transportatorii de încărcare în celula solară”, explică Alexander Colsmann. Cercetătorii caută astfel de structuri de mulți ani pentru a îmbunătăți eficiența celulelor solare. „În celulele solare perovskite, aceste structuri par să se dezvolte singure în anumite condiții”, spune profesorul Michael J. Hoffmann, șeful diviziei de materiale și tehnologii ceramice și director al Institutului pentru Materiale Aplicate (IAM-KWT) al KIT. Cunoaște structuri ferroelectrice similare din cercetarea ceramicii. Fostele studii teoretice ale altor cercetători au prezis deja aceste nanostructuri avantajoase. Până în prezent, însă, nu a fost găsită nicio dovadă.
