Stefan Weber z Instytutu Fotowoltaiki na Uniwersytecie w Stuttgarcie otrzymał grant ERC Consolidator Grant od Europejskiej Rady ds. Badań Naukowych na swoje badania dotyczące perowskitowych ogniw słonecznych. Projekt o wartości blisko trzech milionów euro, o nazwie NanoPlot, ma na celu zbadanie funkcji perowskitowych ogniw słonecznych na poziomie nanostruktur. Rozpoczęcie projektu planowane jest na wrzesień.
Perowskit to grupa materiałów o typowej strukturze krystalicznej. Perowskitowe ogniwa słoneczne są tańsze od krzemowych ogniw słonecznych i charakteryzują się niższym kosztem wytworzenia. Ponadto, mogą być specjalnie regulowane w zakresie pasma wzbronionego, co pozwala kontrolować długość fali światła słonecznego, która jest absorbowana przez komórkę.
Jednakże, jak wyjaśnia Weber, w praktyce perowskitowe ogniwa słoneczne mogą zawierać defekty w ich mikroskopijnej strukturze krystalicznej, co prowadzi do strat energii i przyspieszonego starzenia komórek. Celem projektu NanoPlot jest zlokalizowanie tych defektów i zbadanie ich wpływu na wydajność oraz przyspieszone starzenie się komórek.
Kryształy perowskitu mają bardzo małe rozmiary, zaledwie kilkaset nanometrów. Weber porównuje je do pojedynczych miniogniw słonecznych. Duża liczba defektów w szczelinach pomiędzy ziarnami kryształu może prowadzić do spadku wydajności ogniw. Z pomocą mikroskopu fotowoltaicznego, Weber zamierza po raz pierwszy uwidocznić te procesy na poziomie nanometrów, łącząc dwie metody – mikroskopię sił atomowych (AFM) i spektroskopię optyczną.
Metoda mikroskopii sił atomowych polega na użyciu maleńkiej, ostrej końcówki, która unosi się nad ogniwem słonecznym. Dzięki temu, możliwe jest pomiar struktury i ładunku elektrycznego na powierzchni ogniwa z nanometrową precyzją. Dodatkowo, Weber planuje wykorzystanie elektroluminescencji do obserwacji przyczyn niestabilności perowskitowych ogniw słonecznych na poziomie nano.
Według Webera, zdobyta wiedza na temat perowskitowych ogniw słonecznych powinna przyspieszyć rozwój wydajniejszych, stabilnych i wysoce skalowalnych ogniw perowskitowych. Jego głównym celem jest stworzenie ogniwa tandemowego, wykonanego z perowskitu i krzemu krystalicznego, które mogłoby osiągnąć wydajność do 33 procent. Tego rodzaju ogniwa mogłyby w przyszłości zrewolucjonizować rynek fotowoltaiczny i wpłynąć na transformację energetyczną.
Grant ERC Consolidator Grant jest przyznawany przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych naukowcom, którzy są w fazie konsolidacji, czyli tworzenia własnej niezależnej grupy badawczej. Grant zapewnia finansowanie w wysokości do dwóch milionów euro, z możliwością dodatkowego finansowania start-upu na pięć lat.
Profesor Michael Saliba, szef Instytutu Fotowoltaiki w Stuttgarcie, jest również ekspertem w dziedzinie perowskitów finansowanym przez Europejską Radę ds. Badań Naukowych.
Źródło: Solarserver