Nowatorska metoda syntezy cynowych perowskitów dziełem polskich naukowców
Zespół naukowców z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki zaproponował innowacyjne podejście do wytwarzania perowskitów na bazie cyny. Perowskitowe ogniwa słoneczne są stosunkowo młodą technologią, to już wiadomo, że posiadają ogromny potencjał rozwojowy.
Jak podaje uczelnia w komunikacie kluczowym elementem tego rozwiązania jest nowa metoda syntezy jodku cyny(II). Wyniki swoich prac naukowcy z Polski opublikowali w czasopiśmie ACS Energy Letters.
Autorami tych unikalnych badań jest trzech badaczy z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki Politechniki Wrocławskiej: Wiktor Żuraw, prof. Robert Kudrawiec oraz dr inż. Łukasz Przypis, a także dr Dominik Kubicki z Uniwersytetu w Birmingham.
Nowe spojrzenie na bezołowiowe perowskity
Chociaż perowskitowe ogniwa słoneczne są stosunkowo młodą technologią, to już wiadomo, że posiadają ogromny potencjał rozwojowy. Dlatego intensywne prace wielu zespołów badawczych z całego świata nad tym rozwiązaniem stawiają te ogniwa na wczesnym etapie gotowości do komercjalizacji. Przewiduje się, że w najbliższych latach perowskity mogą zająć istotne miejsce na rynku fotowoltaicznym, stanowiąc alternatywę dla konwencjonalnych technologii krzemowych.
Zanim jednak to nastąpi, musi zostać rozwiązanych kilka kluczowych problemów.
Jednym z nich są toksyczne właściwości związków ołowiu, który jest powszechnie stosowany w obecnych perowskitach. Obiecującą alternatywą są perowskity oparte na cynie, które otwierają nowe możliwości zastosowań – powiedział dr inż. Łukasz Przypis z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki.
Naukowiec dodaje jednak też, że największym wyzwaniem cynowych perowskitów jest ich niestabilność, wynikająca z szybkiego utleniania jonów Sn²⁺ do Sn⁴⁺. Dlatego badacze z PWr, wspólnie z dr. Dominikiem Kubickim z Uniwersytetu w Birmingham, zdecydowali się sprawdzić, co można w tej kwestii zrobić.
Kluczowym składnikiem perowskitów na bazie cyny jest jodek cyny(II), który ze względu na swoją chemiczną naturę, nawet w komercyjnej formie zawiera zanieczyszczenia cyną na IV stopniu utlenienia – powiedział dr inż. Łukasz Przypis
To właśnie w tym należy upatrywać przyczyny wielu problemów związanych z cynowymi perowskitami.
Dlatego postanowiliśmy rzucić nowe światło na ten problem, opracowując własną metodę syntezy jodku cyny(II), będącą nowatorskim połączeniem kilku rozwiązań z chemii cyny – dodał dr Przypis.
To jednak nie koniec zalet tej metody, bowiem pozwala ona też na znacznie szybszą i prostszą syntezę, umożliwiając wytwarzanie jodku cyny już w docelowym układzie rozpuszczalników, z którego będzie wytwarzany perowskit.
To rozwiązanie jest szybkie niczym wyścigówka, jeśli miałbym ją opisać w porównaniu do klasycznej metody syntezy – tłumaczy dr Łukasz Przypis.
Jak tłumaczą naukowcy ich tusze perowskitowe wykazują znacznie większą odporność na utlenianie, a brak obecności szkodliwych jonów Sn⁴⁺ w naniesionych warstwach perowskitu prowadzi do istotnej poprawy wydajności i stabilności wytworzonych ogniw słonecznych.
Pierwszy na świecie
Młodzi badacze mają na swoim koncie jeszcze jedno ważne osiągniecie. Chodzi o wytworzenie pierwszego na świecie całkowicie bezołowiowego perowskitowego modułu słonecznego. Cały proces, który przeprowadzili wspólnie z naukowcami z Hiszpanii, opisali w pracy „Large-Area, Flexible, Lead-Free Sn-Perovskite Solar Modules” („Wielkopowierzchniowe, elastyczne, bezołowiowe perowskitowe moduły słoneczne”), która została opublikowana w październiku 2023 r. w ACS Energy Letters.
Badania do obu publikacji powstały w ścisłej współpracy naukowców z Katedry Inżynierii Materiałów Półprzewodnikowych W11, Saule Research Institute oraz Saule Technologies.
Źródło: Politechnika Wrocławska
Czytaj też: SpaceX ponownie ratuje Europę
Grafika tytułowa: Yassine Khalfalli / Unsplash
