Naukowcy z Politechniki Wrocławskiej zaproponowali nowatorskie podejście do wytwarzania perowskitów na bazie cyny. Kluczowym elementem ich rozwiązania jest nowa metoda syntezy jodku cyny(II). Wyniki badań opublikowało czasopismo „ACS Energy Letters”.
Chociaż perowskitowe ogniwa słoneczne są stosunkowo młodą technologią, to już wiadomo, że posiadają ogromny potencjał rozwojowy. Dlatego intensywne prace nad tym rozwiązaniem prowadzi wiele zespołów badawczych z całego świata. 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 mogą być perowskity oparte na cynie, które otwierają nowe możliwości zastosowań.
Największym wyzwaniem cynowych perowskitów jest ich niestabilność, wynikająca z szybkiego utleniania jonów Sn²⁺ do Sn⁴⁺. Dlatego badacze z Politechniki Wrocławskiej i Uniwersytetu w Birmingham spróbowali rozwiązać ten problem.
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. To właśnie w tym należy upatrywać przyczyny wielu problemów związanych z cynowymi perowskitami – wyjaśnia dr inż. Łukasz Przypis z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki PWr.
Polsko-brytyjski zespół opracował autorską metodę syntezy jodku cyny(II), będącą nowatorskim połączeniem kilku rozwiązań z chemii cyny. Pozwala ona na znacznie szybszą i prostszą syntezę, umożliwiając wytwarzanie jodku cyny już w docelowym układzie rozpuszczalników, z którego będzie wytwarzany perowskit. Nowy sposób syntezy, wspomaganej nanocząstkami cyny modyfikowanymi kwasami karboksylowymi (CAAS – Carboxylic Acid-Assisted Synthesis), pozwala jednocześnie stabilizować i zwiększać czystość jodku cyny(II).
Nasze tusze perowskitowe wykazują znacznie większą odporność na utlenianie – opowiada Wiktor Żuraw z Wydziału Podstawowych Problemów Techniki PWr. – Brak obecności szkodliwych jonów Sn⁴⁺ w naniesionych warstwach perowskitu prowadzi do istotnej poprawy wydajności i stabilności wytworzonych ogniw słonecznych.
Metoda została szczegółowo opisana w ACS Energy Letters. Młodzi badacze z PWr 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, również opisali w ACS Energy Letters.
Perowskity na bazie cyny, oprócz problemów z utlenianiem, mają całkowicie inną kinetykę krystalizacji w porównaniu do perowskitów ołowiowych – mówi Wiktor Żuraw, pierwszy autor pracy.
Stąd dla polskich i hiszpańskich badaczy dużym wyzwaniem było uzyskanie jednorodnej warstwy na dużej powierzchni. Udało się ją uzyskać dzięki połączeniu quasi-dwuwymiarowej kompozycji perowskitu z odpowiednimi dodatkami.
Obie prace otwierają nowe kierunki rozwoju w badaniach nad perowskitami na bazie cyny. Materiały te charakteryzują się interesującymi właściwościami optoelektronicznymi, co umożliwia ich zastosowanie, np. w perowskitowych tandemowych ogniwach słonecznych czy laserach.
źródło: PWr
Niech ta przyszłość urządzeń - lamp, czajników, warników, grzejników, telewizorów, radia i całej reszty AGD i RTV - z perowskitami wreszcie nadejdzie! Nadchodzi już od tylu lat i nadejść nie może! Produkty z perowskitami powinny być tanie jak bułki od samego początku! Ludzie edukują się za darmo, dostają stypendia, różne dofinansowania do nauki, badań, a potem dobre wynalazki są dla bogatych, a biedni muszą wiecznie czekać! Zamożni i tak świetnie sobie radzą, nawet z wysokimi cenami energii!