Naučnici sa Nanyang Tehnološkog Univerziteta u Singapuru (NTU) razvili su inovativnu hibridnu organsko-neorgansku perovskitnu solarnu ćeliju (HPSC) koja koristi polimer dobijen iz poljoprivrednog otpada. Ovaj revolucionarni dizajn postigao je rekordnu energetsku efikasnost od 21,39%, što je značajno poboljšanje u poređenju sa konvencionalnim solarnim ćelijama.
.jpg)
Ilustracija (Foto: Pexels)
Kako svet sve više ulaže u čiste izvore energije, solarna tehnologija se konstantno razvija. Ipak, trenutne solarne ćelije koriste samo oko četvrtine sunčeve energije koju primaju, što znači da je poboljšanje njihove efikasnosti ključno za širu upotrebu.
Jedno od najperspektivnijih rešenja su perovskitne solarne ćelije, koje su u laboratorijskim uslovima dostigle čak 34% efikasnosti. Međutim, njihova masovna proizvodnja nailazi na niz tehničkih izazova.
Oglas
Izazovi u razvoju perovskitnih solarnih ćelija
Stručnjaci su istakli dva glavna problema u proizvodnji ovih ćelija. Prvi izazov leži u tome što se fotoaktivni sloj obično pravi od polimera dobijenih iz nafte, što ne samo da izaziva ekološke probleme, već i otežava proces proizvodnje zbog njihove rastvorljivosti.
Drugi problem je potreba za korišćenjem petrohemijskih rastvarača za obradu ovih polimera, što dodatno komplikuje proizvodnju. Kako bi rešili ove prepreke, istraživači su odlučili da iskoriste PBDF-DFC, poznat i kao furan – polimer dobijen iz poljoprivrednog otpada.
Prednosti furan-polimera u solarnim ćelijama
Tim istraživača iz NTU-a suočio se sa izazovom rada sa furan-baziranim polimerima, koji su do sada bili malo istraženi u kontekstu solarnih ćelija, uprkos svojim potencijalnim prednostima. Njihov cilj bio je da pronađu novi metod direktne integracije ovih polimera u strukturu ćelije.
Za razliku od naftnih polimera, furan je manje dostupan, što je zahtevalo razvoj inovativnih metoda njegove sinteze. Međutim, ono što ga čini posebno korisnim jeste prisutnost aromatičnih jedinjenja, koja omogućavaju bolju rastvorljivost u rastvaračima i olakšavaju proces izrade solarnih ćelija.
Impresivni rezultati u laboratoriji
Naučnici su sproveli testove na HPSC ćelijama koje su sadržale FP1-H, specifičnu verziju furan-polimera. Rezultati su pokazali da standardna ćelija bez furana ima maksimalnu efikasnost od 19,84%, dok je ćelija sa FP1-H polimerom postigla 21,39% efikasnosti.
Pored toga, ćelije su pokazale izuzetnu otpornost, zadržavajući 90% početne efikasnosti nakon 1.100 sati rada, što je znatno bolje od 52% efikasnosti kod ćelija bez furan-polimera.
Zašto su ove solarne ćelije važan korak napred?
Analize sprovedene pomoću rendgenske difrakcije i elektronske mikroskopije otkrile su da se furan-polimer akumulira na granicama zrna, poboljšavajući kristalizaciju filma. Ovaj proces ne samo da doprinosi stabilnosti ćelije, već i otvara mogućnosti za skalabilnu i ekološki prihvatljivu proizvodnju solarnih ćelija.
Naučnici iz NTU-a naglašavaju da je uspešna integracija PBDF-DFC polimera korak ka jednostavnijoj i efikasnijoj proizvodnji perovskitnih solarnih ćelija, koje bi mogle postati ključne u budućnosti održive energije.
