Badacze z indyjskiego Uniwersytetu Chitkara opublikowali w periodyku Solar Energy wyniki swoich prac nad unowocześnioną strukturą hybrydowych ogniw perowskitowych. Jest to jedna z wielu analizowanych obecnie technologii, która bazuje na materiałach o strukturze minerału perowskitu. Mogą to być zarówno związki organiczne, jak i nieorganiczne. Hybrydy perowskitowe (tu: organiczno-nieorganiczne) nie są jednak wciąż dopracowane do poziomu gwarantującego im rychłą komercjalizację – charakteryzują się one chociaż małą stabilnością w warunkach środowiskowych.
Wobec tego stanu rzeczy uczeni postanowili zastosować odmienną chemię do budowy poszczególnych warstw. Wyeliminowali oni ołów, który jest częstym składnikiem perowskitowych ogniw słonecznych, ale niestety bardzo toksycznym dla człowieka i środowiska. Składnik ten zastąpiono całkowicie nieorganicznym związkiem na bazie cyny o wzorze CsSnI3-xBrx – to on stanowi główną warstwę absorbującą energię słoneczną.
Ołów wyeliminowany z perowskitowych ogniw słonecznych. Odpocznie od niego człowiek i środowisko
Celem podniesienia wydajności ogniwa zastosowano zmianę stężenia bromku (x wynosiło od 0 do 3) – czytamy w artykule. Miało to pomóc w sprawniejszej pracy modułu. Naukowcy przyjęli dwie strategie wprowadzania tej zmiany stężenia bromku – liniową i paraboliczną. Rezultaty tych prac porównywano do różnych wartości grubości warstwy absorbującej. W zależności od konfiguracji dowiedli oni, że bezołowiowe hybrydowe ogniwa słoneczne mogą charakteryzować się sprawnością konwersji energii w zakresie od 21,68 do 23,61 proc. Jest to już wartość znacząca i bliska konkurencyjności względem dominującej dzisiaj krzemowej technologii.
Warto jednak zaznaczyć, że powyższe prace nie opierały się na żywym przykładzie ogniwa fotowoltaicznego, ale na modelowaniu komputerowym w znanym programie SCAPS-1 służącym do projektowania jak najbardziej optymalnych struktur cienkich ogniw słonecznych.
Tak czy owak wyniki indyjskich badaczy pokazują, że do budowy nowej generacji urządzeń fotowoltaicznych nie potrzebujemy szkodliwych pierwiastków. Autorzy wyrażają nadzieję, że kierunek badań, jaki pokazali, zostanie w przyszłości zaprezentowany również na rzeczywistych modelach.