Νέο πολύ λεπτό προστατευτικό στρώμα φέρνει αρκετά Μεγαλύτερη Σταθερότητα Στο Περοβσκίτη Των Ηλιακών Κυττάρων.

Η προσθήκη λίγων νανομέτρων από ένα λεπτό στρώμα οξειδίου του αργιλίου προστατεύει ένα περοβσκίτη ηλιακό κύτταρο από την υγρασία – ακόμα σημαντικό εμπόδιο για την εμπορική εφαρμογή αυτού του νέου τύπου ηλιακών κυττάρων. Ένα εκπληκτικό μπόνους είναι η αύξηση της απόδοση του στο 3%. Αυτά είναι τα ευρήματα των ερευνητών από το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο Ενδιμβούργου και ερευνητικό ινστιτούτο ECN.

Τα ηλιακά κύτταρα που κατασκευάζονται από περοβσκίτη έχουν υποστεί ραγδαία ανάπτυξη τα τελευταία χρόνια. Ο περοβσκίτης είναι ένα μέταλλο που έχει την ίδια κρυσταλλική δομή όπως ασβέστιο-τιτάνιο-οξείδιο (CaTiO3). Η απόδοση αυτού του είδους των ηλιακών κυττάρων έχει ανέλθει στο 22% μέσα σε λίγα χρόνια. Ένα μειονέκτημα για την ώρα, όμως, είναι η επιβλαβής επίδραση της υγρασίας: οι υδρατμοί από την ατμόσφαιρα σε αλληλεπίδραση με τον κρύσταλλο του περοβσκίτη προκαλούν σημαντική μείωση στην απόδοση με την πάροδο του χρόνου. Αυτή η αστάθεια είναι ένα εμπόδιο για την επιτυχή εμπορική εκμετάλλευση.

Προστασία κατά της υγρασίας

Κάποιοι ερευνητές δημοσίευσαν πρόσφατα ότι έχουν καλύψει το ευαίσθητο στρώμα περοβσκίτη με λίγα ατομικά στρώματα του οξειδίου του αλουμινίου για προστασία έναντι της υποβάθμισης που προκαλείται από την υγρασία. Αυτά τα στρώματα που περιέχεται μέσα στο ηλιακό κύτταρο, βρίσκονται μεταξύ των στρωμάτων του περοβσκίτη και της ηλεκτρικής επαφής. Οι ερευνητές επέλεξαν το οξείδιο του αλουμινίου (Al2O3), δεδομένου ότι μπορεί να σχηματίσει αμέσως σε κάθε είδους επιφάνειας. Αν και Al2O3 έχει ηλεκτρικά μονωτικές ιδιότητες, μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί ως ενδιάμεσο στρώμα μεταξύ του ημι-αγώγιμου περοβσκίτη και των αγώγιμων επαφών περιορίζοντας το πάχος του στρώματος προς ένα νανόμετρο ή λιγότερο. Φορείς φορτίου μπορούν στη συνέχεια να περάσουν ηλεκτρικά μέσα από το στρώμα μονωτικού υλικού.

Συγκρίση: στρώμα / όχι στρώμα

Μόλις κατασκευάστηκε, οι λεπτές στρώσεις εφαρμόστηκαν με ακριβή σύνθεση από την ατομική απόθεση στρώματος (ALD), οι ερευνητές σύγκριναν την σταθερότητα αυτών των κυττάρων με ταυτόσημα κύτταρα χωρίς αυτό το στρώμα. Τα πλήρη κύτταρα, με σφραγισμένη συσκευασία δεν έδωσαν καμία περαιτέρω προστασία κατά της υγρασίας. Δύο μήνες μετά την έκθεση σε υγρή ατμόσφαιρα, τα κύτταρα που περιέχουν το στρώμα Al2O3 έφθασε το 60-70% της αρχικής τους απόδοση, ενώ τα κύτταρα αναφοράς μόνο το 12%.

Υψηλότερη Απόδοση

Επιπλέον, το στρώμα ενίσχυσε την απόδοση από 15% έως 18%. Αυτό ήταν ένα επιπλέον μπόνους και οι ερευνητές δεν μπορούν να εξηγήσω ακριβώς ακόμα. Αν τα στρώματα θα αυξήσουν το ρεκόρ στο περοβσκίτη κύτταρο είναι δύσκολο να πει κανείς. Έχουν κατασκευαστεί με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο από την απλή, επεκτάσιμη δομή που επιλέξαμε. Αλλά η σταθερότητα είναι πολύ πιθανόν να αυξηθεί σε αυτά τα κύτταρα.

Ευρύ Φάσμα

Το γεγονός ότι το προστατευτικό στρώμα οξειδίου αλουμινίου δεν ενσωματώνεται στο εξωτερικό, καθώς συχνά έχει επιχειρηθεί από άλλους ερευνητές, καθιστά επίσης δυνατή την εφαρμογή του σ’ ένα ευρύ φάσμα υλικών και στις δύο πλευρές του ηλιακού κυττάρου και επιτρέπει τη μέγιστη διείσδυση του φωτός μέσα στο στρώμα του περοβσκίτη και ως εκ τούτου τη βέλτιστη χρησιμοποίηση του ηλεκτρικού ρεύματος.

Πηγή: www.sciencedaily.com