Sursa: revista pv
O echipă internațională de cercetători condusă de Julian Steele de la Universitatea KU Leuven din Belgia susține că a dezvoltat un proces de îmbunătățire a stabilității termice a unuia dintre cele mai promițătoare materiale perovskite pentru aplicație fotovoltaică: CsPbI3.
„Unul dintre cele mai mari obstacole în desfășurarea comercială a celulelor solare perovskite este instabilitatea lor”, a spus Steele. „Costul ingredientelor lor este scăzut, eficiența lor este ridicată, dar stabilitatea lor rămâne problematică.”
Toate variantele perovskite descoperite până în prezent sunt sensibile chimic. Expunerea la aer, umiditate, lumină și căldură poate modifica legăturile lor chimice și le poate degrada. Steele a spus că încorporarea de cesiu în formularea CsPbI3 face ca materialul să fie mai robust, dar introduce, de asemenea, o instabilitate de fază, ridicând o nouă preocupare pentru producătorii de celule solare în legătură cu dacă moleculele vor schimba aspectul în orice moment.
Polimorfismul, așa cum este cunoscut, este neconcordant pentru producători. La peste 320 de grade Celsius, CsPbI3 adoptă o structură cristalină care o face neagră și opacă; la temperatura camerei reia o configurație amorfă care îi conferă o culoare gălbuie. Această ultimă formă reduce considerabil absorbția de lumină și eficiența oricărei celule solare în care materialul ar fi încorporat.
Timp de ani buni, procesul care reglementează transformarea fazelor în CsPbI3 nu a fost clar. Cercetătorii au reușit să impună o fază cristalină prin încorporarea de noi compuși chimici în straturile lor de perovskite sau prin modificarea dimensiunii cristalelor din care erau compuse. Totuși, nimeni nu a reușit încă să explice de ce funcționează acele trucuri. Un puzzle recurent se referă la motivul pentru care straturile acoperite în condiții identice devin galbene uneori și alteori negre când se răcesc la temperatura camerei.
Tensiune ridicata
Măsurătorile efectuate la Centrul European de Radiație a Sincrotronului din Grenoble, Franța, au identificat recent un candidat care poate conduce tranziția de fază: substratul pe care este depus stratul de perovskit.
Într-un articol din Science, Steele a explicat că joncțiunea dintre stratul perovskit și suprafața de sticlă pe care este aplicată poate provoca o tensiune în interiorul stratului care este capabil să interconecteze faza dorită ca urmare.
Potrivit studiului, care a implicat oameni de știință din 11 centre de cercetare de pe trei continente, interfața dintre perovskit și substrat, care se formează în timpul recuperării la temperaturi ridicate, rămâne chiar și după revenirea la temperatura mediului. Dacă scăderea temperaturii este destul de abruptă, perovskitul poate reține plasa de cristal a interfeței și se poate adapta la aceasta.
Stratul perovskit se extinde „ca un acordeon” atunci când este încălzit, a spus Steele. Cercetătorul principal a adăugat: „Când este răcit, acest strat încearcă să se comprime din nou, dar interfața pe care a format-o cu substratul îl menține extins. Am demonstrat în studiul nostru că această tensiune între stratul perovskit și substrat poate fi exploatată pentru a stabiliza faza cristalină care face straturile negre de perovskite. "
