Óriási lehetőség, számos nehézséggel
A perovszkit napelemek alternatív kialakítása vetekszik a hagyományos szilíciumcellák hatékonyságával, ami egyik oka a népszerűségüknek. Emellett előnyük, hogy míg a szilíciumcellák előállításához drága berendezésekre és magas hőmérsékletre is szükség van, addig a perovszkit cellákat viszonylag olcsón és szobahőmérsékleten elő lehet állítani, ráadásul használat után könnyebb is őket újrahasznosítani. Ezek a tényezők, kiváló fényelnyelő képességével együtt, ígéretes megoldássá teszik a perovszkit napelemeket.
Kritikus pont a versenyképességben
Ennél a technológiánál a rétegek különböző anyagokból készülnek, viszont a hőmérséklet-változás hatására ezek a rétegek eltérő sebességgel tágulhatnak. Ez fokozott mechanikai igénybevételt jelent, amitől a rétegek könnyen elválnak egymástól. A Brown Egyetem kutatói szerint ez egy lényegi probléma a cellák élettartama szempontjából, hiszen a rétegek érintkezési pontjain találkozik a fényelnyelő perovszkit film az elektron transzportréteggel, amely a cellán keresztül haladó áramot vezeti.
A stabilitás a leggyengébb láncszem
A kutatásról készült tanulmány vezető szerzője szerint egy lánc mindig csak olyan erős, amennyire a leggyengébb láncszeme. Az eredmények pedig azt mutatják, hogy a rétegek kapcsolódása az a pont, amelyet meg kell erősíteni ahhoz, hogy a perovszkit napelemek valóban megbízhatóan működjenek. A szerző korábban, anyagtudósként, új kerámia bevonatokat dolgozott ki nagy teljesítményű szerkezetekhez, például repülőgép-hajtóművekhez. Ezekre a tapasztalatokra támaszkodva a tudós csoport elkezdte vizsgálni, hogy az önállóan összeállított egyrétegű vegyületek (SAM) hogyan segíthetik őket a perovszkit napelemeket sújtó stabilitási problémák kezelésében.
Az SAM összefogja a felületeket
Amikor az önállóan összeállított egyrétegű vegyületeket, melyek a vegyületek egy nagy csoportja, felviszik egy felületre, akkor a molekulák egy rétegbe rendeződnek, de nem a felületre fekszenek fel, hanem felállnak, mint az apró tüskék. A megfelelő készítményt alkalmazva ezek a molekulák aztán erős kötéseket hoznak létre bármilyen anyagú felülettel. A napelem cellák ilyen SAM vegyületbe mártása lényegesen javíthatja a különböző anyagú rétegek tapadását. A tudósok szilícium- és jódatomokból készült vegyületek segítségével erős kötéseket tudtak létrehozni a fényelnyelő perovszkit film és az elektrontranszport réteg között.