Sciencemag.cz
Doporučujeme
Hybridní organicko-anorganické perovskity („základní“ perovskit je oxid vápenato-titaničitý CaTiO3) již dosáhly na fotovoltaickou účinnost přes 25 % (proud vygenerovaný solárním článkem vs. přijatá energie). Převládá názor, že organické molekuly v materiálu mají zásadní význam pro dosažení vyššího výkonu, protože potlačují rekombinaci nosičů elektrického náboje způsobovanou defekty. Při rekombinaci část nosičů náboje zanikne, a účinnost článku se tím snižuje.
Nový výzkum vědců z Kalifornské univerzity v Santa Barbaře ale nyní vedl k závěru, že tento předpoklad je nesprávný a plně anorganické materiály mají naopak potenciál hybridní perovskity překonat. Pro srovnání anorganických a hybridních perovskitů autoři studie studovali dva prototypové materiály. Oba obsahovaly atomy olova a jódu, ale v jednom materiálu byla krystalová struktura doplněna cesiem (čistě anorganický materiál), zatímco v druhém byla přítomna organická molekula, halogenid methylamonia (CH3NH3X). Současné kvantově-mechanické výpočty již mají dokázat přesně předpovědět rychlost rekombinace náboje.
Provedené simulace ukázaly, že defekty společné oběma materiálům způsobují srovnatelnou (a relativně malou) úroveň rekombinace. Organická molekula v hybridním perovskitu se však může rozpadat; když dojde ke ztrátě atomů vodíku, vzniklé vakance (uprázdněná místa v krystalu) silně snižují účinnost přeměny energie. Přítomnost organické molekuly je tedy pro celkovou účinnost materiálu spíše na škodu než přínosem. Logicky se nabízí otázka, proč si toho tedy dosud nikdo nevšiml a nezaznamenal takové výsledky i experimentálně? Má to být především proto, že vypěstovat vysoce kvalitní vrstvy čistě anorganických materiálů je obtížnější. Čistě anorganickým perovskitům se proto dosud nevěnovala taková pozornost. Jiný nedávný výzkum však ukázal, že vytvořit materiál v potřebné kvalitě nicméně lze.
Xie Zhang et al, All-inorganic halide perovskites as candidates for efficient solar cells, Cell Reports Physical Science (2021). DOI: 10.1016/j.xcrp.2021.100604
University of California – Santa Barbara / Phys.org
