Serwis używa plików cookies, aby mógł lepiej spełniać Państwa oczekiwania. Podczas korzystania z serwisu pliki te są zapisywane w pamięci urządzenia. Zapisywanie plików cookies można zablokować, zmieniając ustawienia przeglądarki. Więcej o plikach cookies możesz przeczytać tutaj.

Nauka/Technologie więcej

Polacy stworzyli wydajniejsze ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu

Polacy stworzyli wydajniejsze ogniwa fotowoltaiczne z perowskitu
źródło: pixabay

Naukowcy z Instytutu Chemii Fizycznej PAN i Politechniki Warszawskiej zaprezentowali udoskonaloną odmianę perowskitu. Testy laboratoryjne wykazały, że zbudowane z niej ogniwa fotowoltaiczne są znacznie wydajniejsze niż ogniwa z pierwotnej postaci materiału.

Grupa naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk (IChF PAN) w Warszawie i Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej (PW) kierowana przez prof. Janusza Lewińskiego wkomponowała w strukturę klasycznego perowskitu relatywnie duży kation guanidynowy. Naukowcy zrobili to za pomocą metody mechanochemicznej, czyli... ucierając substancje chemiczne.

Jak informuje w przesłanej PAP informacji prasowej IChF PAN, testy układów fotowoltaicznych zbudowanych z nowego perowskitu przeprowadzono na École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) w Lozannie (Szwajcaria). Eksperymenty dowiodły, że w wielu aspektach nowe, zmodyfikowane perowskity są wyraźnie lepsze od materiału macierzystego.

Perowskity to duża grupa materiałów fotowoltaicznych o sześciennej strukturze krystalicznej. Pierwszym znanym perowskitem był tytanian(IV) wapnia CaTiO3 - minerał odkryty na Syberii w 1838 roku i nazwany na cześć rosyjskiego geologa Lwa Perowskiego. Szybko się okazało, że możliwe jest kształtowanie w kontrolowany sposób właściwości fizykochemicznych perowskitów - poprzez zastępowanie w ich strukturze jonów tlenkowych, wapnia i tytanu innymi jonami.

"Jednym z głównych obszarów zastosowań perowskitów jest dziś fotowoltaika - tłumaczy cytowany w komunikacie mgr inż. Marcin Saski. - Używane tu organiczno-nieorganiczne perowskity halogenkowe zwykle zawierają organiczne kationy metyloamoniowe, znajdujące się w centrach sześcianów sieci krystalicznej. Kationy te łatwo ulegają stopniowej degradacji pod wpływem czynników zewnętrznych, np. wody, ale także wskutek reakcji fotochemicznych lub działania podwyższonej temperatury. My podjęliśmy próbę mechanochemicznego zastąpienia części kationów metyloamoniowych przez jony guanidyny".

W strukturze perowskitu jon metyloamoniowy CH3NH3+ jest często zastępowany nieco większym jonem formamidyniowym HC(NH2)2+, bardziej stabilnym termicznie. Dodatkowo posiada on zdelokalizowane wiązanie między atomem węgla i dwoma atomami azotu, poprawiające właściwości półprzewodnikowe.

Jak wyjaśniono w kumunikacie, naukowcy z IChF PAN podjęli ambitną próbę wbudowania jeszcze większego jonu guanidynowego C(NH2)3+, który dzięki wewnątrzcząsteczkowej symetrii i większemu układowi sprzężonych wiązań nienasyconych stabilizuje materiał perowskitowy i pozwala na zwiększenie czasu życia nośników ładunku. Do wprowadzenia guanidyny w sieć krystaliczną perowskitu użyto metody mechanochemicznej, polegającej na ucieraniu we właściwych proporcjach prekursorów o odpowiednio dobranej strukturze.

"W przeciwieństwie do standardowych reakcji chemicznych, przebiegających w roztworach, reakcja mechanochemiczna w całości zachodzi w fazie stałej, a transformacje chemiczne są indukowane siłą mechaniczną" - podkreśla dr inż. Daniel Prochowicz z IChF PAN. "Ogromną zaletą mechanochemii jest możliwość szybkiego przeprowadzenia złożonych reakcji chemicznych bez konieczności stosowania wysokich temperatur czy szkodliwych rozpuszczalników organicznych. To prawdziwie zielona chemia, z uwagi na niewymagający sprzęt laboratoryjny przyjazna także portfelowi" - tłumaczy.

W trakcie licznych prób przeprowadzonych przez grupę badawczą prof. Lewińskiego ustalono, że struktura krystaliczna perowskitu pozostaje trwała nawet wtedy, gdy 25 proc. jonów metyloamoniowych zostanie zastąpionych kationami guanidynowymi. Zaawansowane badania dyfrakcyjne i metodą spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) nie pozostawiły wątpliwości: przy tak dobranych proporcjach guanidyna harmonijnie wkomponowuje się w strukturę krystaliczną perowskitu.

Z kolei testy ogniw skonstruowanych z użyciem nowego, multikomponentowego perowskitu, zrealizowane w EPFL przez współpracującą z warszawskimi chemikami grupę prof. Michaela Grätzela, potwierdziły pierwotne przypuszczenia: guanidyna zwiększyła wydajność konwersji energii słonecznej na elektryczną z ok. 18 proc. na ponad 19 proc. - przy czym po zoptymalizowaniu warunków otrzymywania ogniwa można oczekiwać dalszego wzrostu wydajności. Jednocześnie udało się podnieść napięcie wytwarzanego prądu do 1,1 V.

"Poprawa parametrów fotowoltaicznych w perowskitach zawierających jony guanidynowe nie jest może szczególnie spektakularna, ale bardzo wyraźna. Co więcej, wzrosty widać nie w jednym, a w kilku istotnych parametrach" - podkreśla prof. Lewiński.

"Warto zwrócić uwagę, że nasze perowskity z guanidyną zawierają mniej lotną aminę i są bardziej odporne na działanie czynników zewnętrznych od macierzystego perowskitu. Wyższa trwałość ogniw fotowoltaicznych to niebagatelny argument przemawiający za ich komercjalizacją" - dodaje naukowiec.

źródło: www.naukawpolsce.pap.pl

Komentarze 0 skomentuj »
Musisz być zalogowany, aby publikować komentarze.

mBlogi więcej

  • Avatar

    Już dziś może skończyć się Internet jaki znamy, czyli korporacyjna UE?

    To już dzisiaj 20/06/2018 (podczas rozgrywania Mundialu) głosowanie w Parlamencie Europejskim nad dyrektywą o prawach autorskich i jednolitym rynku cyfrowym.

  • Avatar

    Ciekawostki o Afryce

    O Afryce myślimy raczej o dość odległym terenie. Jednak ten kontynent znajduje się w odległości niecałych 20 kilometrów od Europy. Cały czas istnieje pomysł połączenia tych kontynentów przez Gibraltar. A oto kilka ciekawostek o Afryce,

  • Avatar

    Zachwianie europejskiej architektury

    Europejski ład przełomu wieków dobiega końca. Po Europie Środkowej zdrowy rozsądek odzyskuje Europa Zachodnia. Po Austrii i Włoszech poważne zachwianie sytuacji w Niemczech może być tym razem najtrudniejsze dla niemieckiej kanclerz, która

  • Avatar

    Sportowa beczka miodu z łyżeczką politycznego dziegciu

    Dla porządku warto wspomnieć, że Rosjanie otrzymali prawo organizowania mistrzostw w 2010 roku, kiedy pewnie nawet samemu Putinowi nie śniły się wydarzenia z 2014 roku. Dziś jednak cieszmy się występem naszej reprezentacji i miejmy

  • Avatar

    Księga Rodzaju 18,1-3

  • Avatar

    Śmieszne ciekawostki ze świata

    Na świecie istnieje wiele ciekawych miejsc wartych odwiedzenia, które pozostają owiane tajemnicą. Dość często są z nimi związane interesujące fakty. Ten wpis jednak będzie poświęcony śmiesznym ciekawostkom o otaczającym świecie.

  • Avatar

    ILE MILIONÓW DOLARÓW UKRADŁTOW LESZEK MILLER?

    CZY W TYM ROZBOJU BRAŁA UDZIAŁ TOW. MAGDALENA OGÓREK TOTUMFACKA TOW. LESZKA MILLERA?

  • Avatar

    Jak lansowała się banksterka w Polsce? Studium przypadku.

    Jak lansowano banksterkę w Polsce, czyli o wprowadzaniu do kraju największych spekulantów finansowych na światowych rynkach. Według najnowszych informacji po J.P. Morgan kolejny zagraniczny bank chce otwierać w Polsce swoje biuro.

  • Avatar

    Księga Rodzaju 17,24-27

  • Avatar

    #Stąd nie jestem?

    Niektórzy są dumni z tego skąd pochodzą, inni tak już z natury mają, że „robią” do własnego gniazda. Niedawno w Gorzowie wzorem największych polskich miast wystartowała ogromna kampania wizerunkowa #Stąd Jestem. To projekt

  • Avatar

    Na co ci to było, Angelo Merkel?

    Łatwiej powiedzieć NIE na początku, niż na końcu (Leonardo da Vinci) Na przełomie sierpnia i września 2015 roku, kiedy na budapesztańskim dworcu koczowali imigranci, w dużej mierze doposażeni w bedekery z zaznaczonymi drogami do Niemiec(i

  • Avatar

    NWO, GMO i HMO. Kosztem człowieczeństwa. Kto powie stop?

    Postępuj tak, abyś człowieczeństwo tak w swojej osobie, jak też w osobie każdego innego używał zawsze jako celu, nigdy jako środka. Immanuel Kant Pojęcie GMO, czyli genetycznie modyfikowanych organizmów, znamy. Coraz częściej jednak

  • Avatar

    Żelazny Most w Polkowicach

    Na mapach niepoprawnie oznakowane jako jeziorko, fotografie Żelaznego Mostu obserwowane z góry potrafią nawet proponować pływanie w upalne dni. W prawdzie jest to potwornie niebezpieczny zbiornik, i gdy mocniej szarpnęła się gleba, sporo

Dziękujemy za wizytę.

Cieszymy się, że odwiedziłeś naszą stronę. Polub nas na Facebooku lub obserwuj na Twitterze.