Avots: pv-magazine
Starptautiska pētnieku grupa, kuru vadīja Džulians Steele Beļģijas KU Leuven universitātē, apgalvo, ka ir izstrādājusi procesu, lai uzlabotu viena no daudzsološākajiem perovskīta materiāliem termisko stabilitāti PV izmantošanai: CsPbI3.
"Viens no lielākajiem šķēršļiem perovskīta saules bateriju komerciālai izvēršanai ir to nestabilitāte," sacīja Steele. "Sastāvdaļu izmaksas ir zemas, to efektivitāte strauji pieaug, bet to stabilitāte joprojām ir problemātiska."
Visi līdz šim atklātie perovskita varianti ir ķīmiski jutīgi. Gaiss, mitrums, gaisma un karstums var mainīt to ķīmiskās saites un tos noārdīt. Steele sacīja, ka cēzija iekļaušana CsPbI3 formulējumā padara materiālu izturīgāku, bet arī ievieš fāzes nestabilitāti, radot jaunas bažas saules bateriju ražotājiem par to, vai molekulas jebkurā laikā mainīs izkārtojumu.
Polimorfisms, kā zināms, ražotājiem rada nepatiku. Pie vairāk nekā 320 grādiem pēc Celsija CsPbI3 pieņem kristālisku struktūru, kas padara to melnu un necaurspīdīgu; istabas temperatūrā tas atjauno amorfu konfigurāciju, kas tai piešķir dzeltenīgu krāsu. Pēdējā forma ievērojami samazina gaismas absorbciju un visu saules bateriju, kurās materiāls tiks iestrādāts, efektivitāti.
Gadiem ilgi CsPbI3 fāzu pārveidošanas process nebija skaidrs. Pētniekiem izdevās uzspiest kristālisko fāzi, iekļaujot jaunus ķīmiskos savienojumus savos perovskītu slāņos vai mainot kristālu lielumu, no kuriem tie sastāvēja. Tomēr nevienam vēl nav izdevies izskaidrot, kāpēc šie triki darbojas. Atkārtota mīkla rada bažas par to, kāpēc identiskos apstākļos atkvēlinātie slāņi dažreiz kļūst dzelteni un dažreiz melni, kad tie atdziest līdz istabas temperatūrai.
Liela spriedze
Mērījumi, kas veikti Eiropas sinhronitārā starojuma iekārtā Grenoblē, Francijā, nesen identificēja kandidātu, kas var izraisīt fāzes pāreju: substrāts, uz kura ir uzklāts perovskita slānis.
Rakstā Science Steele paskaidroja savienojumu starp perovskita slāni un stikla virsmu, uz kuras tā tiek uzklāta, slānī var izraisīt spriedzi, kas rezultātā var sasaistīt vēlamo fāzi.
Saskaņā ar pētījumu, kurā piedalījās zinātnieki 11 pētniecības centros trīs kontinentos, saskarne starp perovskītu un substrātu, kas veidojas atlaidināšanas laikā augstā temperatūrā, saglabājas arī pēc atgriešanās apkārtējā temperatūrā. Ja temperatūras kritums ir diezgan straujš, perovskīts var saglabāt interfeisa kristāla sietu un pielāgoties tam.
Stāvējot, perovskita slānis izstiepjas “kā akordeons”. Vadošais pētnieks piebilda: “Atdzesējot, šis slānis mēģina vēlreiz saspiest, bet interfeiss, ko tas izveidojis ar substrātu, saglabā to pagarinātu. Mēs savā pētījumā esam parādījuši, ka šo spriedzi starp perovskītu slāni un substrātu var izmantot, lai stabilizētu kristālisko fāzi, kas veido melnos perovskītu slāņus. ”
