Nanotechnologia

Fasady wysokich budynków biurowych z reguły stoją w zasięgu promieni słonecznych, co czymi je kuszącymi obiektami dla naukowców zajmujących sie fotowoltaniką; badacze spostrzegają owe budynki jako idealne miejsce, aby umieścić ogniwa słoneczne. Niektórzy badacze wykorzystali ten pomysł, poprzez projektowanie ogniw słonecznych wykonanych z grupy związków zwanych perowskitami, które są niedrogimi krystalicznymi minerałami, mogącymi konwersować światło słoneczne na energię elektryczną z wydajnością podobną do krzemu. Niestety, takie ogniwa słoneczne są zazwyczaj nieciekawe z powodu ich brązowej barwy, co ogranicza ich atrakcyjność dla architektów. Teraz naukowcy znaleźli sposób by wzbogacić ogniwa słoneczne wyborem kolorów w całym spectrum.

Henry J. Snaith, fizyk z Uniwersytetu w Oxfordzie, wraz z kolegami rozszerzli tę paletę kolorów przez wprowadzenie warstwowego fotonicznego kryształu do ogniwa słonecznego, co pozwala na dostosowanie długości fali światła odbitego. Naukowcy zaczęli od szkła powleczonego tlenekiem cyny domieszkowany fluorem, co czyni je przewodzącym, a następnie nanieśli na przemian na tej powierzchni warstwy nanocząstek dwutlenku tytanu i dwutlenku krzemu. Do każdej z warstw nanocząstek, dodali polimer w celu wypełnienia przestrzeni pomiędzy cząstkami. Po nałożeniu kilku warstw, naukowcy poddali produkt obróbce cieplnej w celu rozkładu polimeru, a następnie dodali prekursor perowskitu. W trakcie procesu wyżarzania, perowskit, CH₃NH₃PbI₃–_xCl_x, przenika pory fotonicznego kryształu aż do szyby.

Regulując porowatość kryształu fotonicznego, badacze mogli kontrolować długość fali odbitego światła, a tym samym kolor ogniwa słonecznego. Jednak perowskit pochłania mniej światła, co może zmniejszyć wydajność ogniwa słonecznego. Niebieskie ogniwa słoneczne, na przykład,  okazały się około 30% mniej wydajne niż zwykłe ogniwa perowskitu. Ale Snaith podkreśla że  wysoka wydajność perowskitu-20% w przypadku najlepszych ogniw, (podobnie jak krzem) czyni straty do przyjęcia. Zespół stworzył ogniwa słoneczne w sześciu kolorach od niebieskiego do czerwonego, i prawie wszyskie wykazały wydajności w zakresie od 6,0 do 8,8%.

Źródło tekstu: www.cen.acs.org

Źródło grafiki: www.commons.wikimedia.org