Φωτοβολταϊκά: νέα μέθοδος χωρίς θερμότητα για αποδοτικότερες κυψέλες περοβσκίτη

0
201

Ερευνητές του αμερικανικού πανεπιστημίου Μπράουν ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο κατασκευής ηλιακών κυψελών από περοβσκίτη, οι οποία σε αντίθεση με τις συμβατικές δεν εφαρμόζεται υπό συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας, είναι ταχύτερη και μπορεί να παράξει αποδοτικότερα και λεπτότερα φωτοαπορροφητικά υμένια.

Ο περοβσκίτης -ένα ορυκτό οξείδιο του ασβεστίου και του τιτανίου που έλαβε το όνομά του από τον ρώσο ορυκτολόγο Κόμη Λεβ Αλεξέγιεβιτς Περόβσκιι(Lev Aleksevich Perovskii)- είναι το πλέον υποσχόμενο υλικό για την κατασκευή των φωτοβολταϊκών νέας γενιάς, αποδοτικότερων και φθηνότερων από τις συμβατικές κυψέλες πυριτίου.

Η αποδοτικότητα του περοβσκίτη έχει αυξηθεί θεαματικά από 4% το 2009 σε 20% σήμερα, ωστόσο υπολείπεται σημαντικά από το 25% του πυριτίου.

Οι εφαρμοζόμενες σήμερα τεχνικές προϋποθέτουν τη θέρμανση των πρόδρομων χημικών ουσιών: οι πρόδρομες χημικές ουσίες διαλύονται σε ένα διάλυμα και εφαρμόζονται σε ένα υπόστρωμα. Στη συνέχεια χρησιμοποιείται θερμότητα (με θερμοκρασίες από 100 ως 150 βαθμούς Κελσίου) για την αφαίρεση του διαλύματος, ώστε να μείνουν οι κρύσταλλοι του περοβσκίτη στο υπόστρωμα.

Το πρόβλημα είναι ότι η θερμότητα προκαλεί τον σχηματισμό ανομοιόμορφων κρυστάλλων, ανωμαλία που με τη σειρά της ανοίγει μικροσκοπικές οπές στο τελικό υμένιο και σε χαμηλότερη αποδοτικότητα.

Με τη νέα μέθοδο, γνωστή και ως εκχύλιση υγρού-υγρού, αντί για την εφαρμογή θερμότητας, το υπόστρωμα πάνω στο οποίο βρίσκονται οι κρύσταλλοι τοποθετείται σε ένα δεύτερο διάλυμα ώστε να αφαιρεθεί το πρώτο διάλυμα της διαδικασίας. Η μέθοδος επιτρέπει τη διαμόρφωση ομοιόμορφων κρυστάλλων στο υπόστρωμα και την παραγωγή πολύ λεπτών υμενίων χωρίς οπές.

Η νέα τεχνική επιτρέπει την παραγωγή φωτοβολταϊκών υμενίων σε μόλις δύο λεπτά έναντι μιας ώρας της συμβατικής με πολύ περιορισμένες οπές των 20 Νανομέτρων έναντι 300 Νανομέτρων.

Καθιστά επίσης εφικτή την παραγωγή υμενίων μεγαλύτερης επιφάνειας ακόμα και σε επιφάνειες όπως τα θερμοευαίσθητα πολυμερή.

Ανοίγει επίσης τη δυνατότητα για μερικώς διάφανες κυψέλες που θα μπορούσαν να εφαρμοστούν σε φωτοβολταϊκά παράθυρα, αλλά και να χρωματιστούν.

«Δυνητικά, αυτές οι κυψέλες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για διακοσμητικούς σκοπούς σε ηλεκτροπαραγωγικά παράθυρα ενσωματωμένα σε κτήρια» αναφέρει ο Νιτίν Παντούρ, καθηγητής μηχανολογίας και διευθυντής του Ινστιτούτου Μοριακής Καινοτομίας και Νανοεφαρμογών του πανεπιστημίου.

Η επιστημονική ομάδα συνεργάζεται με επιστήμονες του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμης Ενέργειας στο Κολοράντο.

Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Journal of Materials Chemistry A.

econews

Σχόλια