Naukowcy z Chin i Szwecji ustalili, że szczypta kapsaicyny, związku chemicznego, który nadaje pikanterii papryce chili, może posłużyć do stworzenia bardziej stabilnych i wydajnych perowskitowych ogniw słonecznych.

Zdjęcie ilustracyjne

Badacze potwierdzili, że dodanie kapsaicyny do perowskitu metyloamoniowego trijodku ołowiu (MAPbI3) podczas procesu produkcji, doprowadziło do zwiększenia ilości elektronów przewodzących prąd na powierzchni półprzewodnika. Innymi słowy kapsaicyna sprawiła, że wyprodukowano najbardziej efektywne w transporcie ładunków elektrycznych polikrystaliczne ogniwa słoneczne.

Badania opublikowano 13 stycznia w czasopiśmie „Joule”.

Przyszłość energetyki słonecznej?

Perowskity to grupa materiałów, które mają określoną przestrzenną strukturę krystaliczną. Do ich syntezy można wykorzystywać różne związki organiczne i nieorganiczne. Ich odpowiedni dobór sprawia, że perowskity mają różne właściwości fizykochemiczne, w tym doskonale pochłaniają światło, dlatego mogą być wykorzystywane w fotowoltaice.

– W przyszłości ekologiczna i zrównoważona technologia dodatków w postaci biomateriałów, będzie stanowiła wyraźny trend w zakresie nietoksycznych, bezołowiowych materiałów perowskitowych – przekonuje współautor badań Qinye Bao z East China Normal University. – Mamy nadzieję, że w końcu zaowocuje to w pełni ekologicznym, perowskitowym ogniwem słonecznym, które stanie się czystym źródłem energii – dodaje.

Obecne półprzewodniki perowskitowe są wciąż mało wydajne oraz charakteryzują się dużymi stratami cieplnymi. Bao i jego współpracownicy poszukiwali naturalnego, niedrogiego dodatku, który pozwoliłby na pokonanie tych ograniczeń i zwiększenie wydajności ogniw słonecznych.

– Biorąc pod uwagę elektryczne, chemiczne i optyczne właściwości kapsaicyny, wstępnie stwierdziliśmy, że będzie ona obiecującym kandydatem – mówi Bao.

 

„Pikantne” ogniwa słoneczne

W celu zbadania możliwości kapsaicyny, Bao wraz z zespołem dodali niewielką ilość związku do perowskitu MAPbI3, z którego wytwarzają ogniwa słoneczne. Następnie naukowcy wykonali szereg badań, w tym spektroskopię fotoelektronową w zakresie promieniowania ultrafioletowego i w zakresie promieniowania rentgenowskiego oraz czasową fotoluminescencję.

Badacze stwierdzili, że podczas gdy urządzenia kontrolne wykazywały wydajność na poziomie 19,1 proc., to urządzenia zawierające kapsaicynę miały wydajność wynoszącą 21,88 proc. Ulepszone ogniwa słoneczne wykazały również większą stabilność, zachowując ponad 90 proc. swojej początkowej efektywności po 800 godzinach wystawienia na działanie powietrza atmosferycznego.

Bao i jego współpracownicy stwierdzili również, że kapsaicyna zwiększyła o rząd wielkości gęstość elektronów i przyspieszyła transport ładunków.

Podczas gdy kapsaicyna może stanowić tani, łatwo dostępny dodatek do perowskitowych ogniw słonecznych, Bao i jego współpracownicy zauważają, że konieczne są dalsze badania w celu określenia wpływu związku na inne rodzaje perowskitów.

– Będziemy dalej badać związek pomiędzy strukturami chemicznymi naturalnych biomateriałów, ich interakcją z materiałami fotoaktywnymi i odpowiadającą im wydajnością fotowoltaiczną – mówi Bao.

 

 

 

ŹródłoTechXplore

 

0 0 votes
Article Rating