Perovskitové solární články jsou slibnou technologií pro energii budoucnosti. Mohly by totiž nahradit tradiční solární články na bázi křemíku. Fotovoltaika by díky nim byla levnější, výkonnější, flexibilnější a ekologicky šetrnější.
Nyní se mezinárodnímu týmu výzkumníků podařilo objasnit mechanismus, jak zvýšit životnost a účinnost tohoto typu organických solárních článků. Na výzkumu se významně podíleli také vědci z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR. Výsledky nové studie byly zveřejněny v prestižním vědeckém časopisu Science.
Vývoj solárních článků
Na zdokonalení solárních článků s perovskitem pracují vědci po celém světě již přes deset let a snaží se tím docílit co nejúčinnější přeměny sluneční energie na energii elektrickou. Mezinárodnímu týmu vědců vedenému profesorem Feng Gao z univerzity ve švédském Linköpinguse nedávno povedlo vyvinout novou vrstvu perovskitového solárního článku, ve které probíhá přeměna slunečního záření na elektron. Do jedné z vrstev článku bylo přidáno aditivum, čímž vědci usnadnili rozsah přenosu náboje, a zvýšili tak efektivitu celého článku.
Přičinění českých vědců
Na výzkumu se podíleli také vědci z Ústavu makromolekulární chemie AV ČR (ÚMCH), kteří se zabývali studiem vrstvy solárního článku, ve které probíhá přenos elektronových děr (kladného náboje) na anodu.
Snadnější výměnu a přenos elektronových děr čeští výzkumníci objasnili pomocí metod spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR), která se zaměřuje na zákonitosti a vztahy mezi dynamikou molekul, strukturou hmoty a jejími makroskopickými a užitnými mechanickými či fyzikálními vlastnostmi.
Levnější, flexibilnější a ekologičtější
Přínosem nového aditiva je v porovnání s těmi tradičními vedle zvýšení efektivity solárního článku také menší environmentální zátěž. „Použitý typ je vysoce účinný a při relativně nízké koncentraci umožňuje generování značného množství radikálů. Díky tomu, že omezuje také rozsah vedlejších reakcí, zvyšuje životnost solárních článků,“ říká Libor Kobera z Oddělení NMR spektroskopie ÚMCH.
S novým aditivem se zlepšila také stabilita materiálu, který není citlivý na vodu. Na rozdíl od tradičních křemíkových solárních panelů mohou být ty perovskitové flexibilnější, dobře tvarovatelné třeba do podoby tašek na střechách, a také levnější s výrazně nižší zátěží pro životní prostředí. „Objev má velký potenciál. Dá se předpokládat, že se v dohledné době budou perovskitové solární články s vysokou účinností vyrábět ve větší míře,“ je přesvědčen Libor Kobera.
Výhled do budoucna
S Oddělením biomolekulární a organické elektroniky Univerzity v Linköpingu spolupracují vědci z Ústavu makromolekulární chemie Akademie věd ČR od roku 2019. „Náš společný výzkum sleduje aktuální společenské výzvy, jako je energetická soběstačnost či snížení závislosti na fosilních zdrojích. Toto je priorita nejen moderní vědy, ale i téma rezonující celou společností. Patří také mezi priority agendy českého předsednictví EU,“ dodává Jiří Brus, vedoucí Oddělení NMR spektroskopie v ÚMCH.