Wprowadzenie technologii solarnej w perowskitową przyszłość
Głównym wyzwaniem stojącym przed branżą fotowoltaiki jest opracowanie wysokosprawnych ogniw słonecznych, które są nie tylko opłacalne, ale również niezawodne i zrównoważone. W kontekście wspomnianego wyzwania bardzo obiecujące rozwiązanie stanowią perowskity – unikalna klasa materiałów półprzewodnikowych – które oferują możliwość stworzenia lekkich, elastycznych i tańszych paneli słonecznych. Obecnie są one przedmiotem badań jako samodzielna technologia, ale mogą być również łączone z tradycyjnymi technologiami, takimi jak krzem. Jednak aby zrozumieć proces powstawania perowskitów na poziomie mikroskopowym, niezbędne są dalsze postępy w tej dziedzinie. Może w tym pomóc projekt LOCAL-HEAT. Został on uruchomiony we wrześniu 2022 roku z myślą o poszerzeniu wiedzy i uzyskaniu lepszej kontroli nad lokalnymi procesami ogrzewania i krystalizacji, które zachodzą podczas formowania się cienkich warstw materiałów perowskitowych. Przedsięwzięcie to zmierza do zwiększenia wydajności i stabilności perowskitowych ogniw słonecznych. „Nasza szersza wizja zakłada pomoc w przeniesieniu technologii perowskitowej z laboratorium do rzeczywistych, wielkoskalowych zastosowań, co sprawi, że czysta energia stanie się szerzej dostępna i tańsza na całym świecie”, wyjaśnia główny badacz Michael Saliba, dyrektor Instytutu Fotowoltaiki przy Uniwersytecie w Stuttgarcie (z podwójną przynależnością do centrum naukowo-badawczego Jülich), jednostki koordynującej projekt. Wśród dotychczasowych ważnych osiągnięć projektu LOCAL-HEAT należy wymienić uzyskanie jednego z najwyższych poziomów napięcia w obwodzie otwartym dla perowskitu o szerokim paśmie wzbronionym, co jest istotną miarą jakości. Ponadto do zadań partnerów projektu należało monitorowanie procesu powstawania perowskitów w czasie rzeczywistym. Dzięki temu zespół badawczy dowiedział się więcej o procesie krystalizacji i mógł określić idealne warunki do wytwarzania wysokiej jakości warstw. Kolejnym osiągnięciem naukowców skupionych wokół projektu LOCAL-HEAT było wprowadzenie technik polerowania laserowego, które poprawiają jakość powierzchni warstwy perowskitowej, tym samym zwiększając wydajność urządzeń. Co nie mniej ważne, dzięki wykorzystaniu wiedzy z zakresu chemii uczonym udało się również skutecznie wykorzystać ekologiczne rozpuszczalniki, które uczyniły proces produkcji bardziej przyjaznym dla środowiska.
Na horyzoncie
Zespół projektu LOCAL-HEAT analizuje obecnie możliwości wykorzystania ukierunkowanego światła lasera do lokalnej modyfikacji właściwości folii perowskitowych po ich utworzeniu. Oferuje to możliwość precyzyjnego dostrajania sprawności ogniw słonecznych w kontrolowany i skalowalny sposób. Jednocześnie naukowcy wykorzystują swoje narzędzia in situ w odniesieniu do innych kompozycji perowskitów i architektur urządzeń, aby poszerzyć zakres zastosowania rezultatów swoich badań. Mają oni nadzieję, że do 2027 roku uda im się dogłębnie zrozumieć krystalizację perowskitów i sposoby kontrolowania tych procesów z myślą o zwiększeniu sprawności i stabilności. „Wiedza ta okaże się pomocna w rozwijaniu produkcji na skalę przemysłową, szczególnie modułów słonecznych o dużej powierzchni, opartych na pojedynczej, a nawet wielu warstwach perowskitów”, podkreśla Saliba. „Nasze rozwiązania, w tym systemy ekologicznych rozpuszczalników, narzędzia diagnostyczne in situ i modyfikacje powierzchni za pomocą lasera, złożą się na kompleksowy zestaw narzędzi na użytek zarówno naukowców, jak i producentów”. Łącząc wiedzę podstawową ze skalowalnymi metodami, zespół projektu LOCAL-HEAT (Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics) obrał za swój cel przyspieszenie postępów na polu nie tylko nauki, ale także komercjalizacji perowskitowych technologii słonecznych nowej generacji. Jeśli chcesz, żeby twój projekt został zaprezentowany jako „Projekt miesiąca” w kolejnym wydaniu magazynu, wyślij wiadomość na adres editorial@cordis.europa.eu i opowiedz nam o nim.