Rozmowa z dr hab. Anną Zawadzką na temat projektu pt. „Wielofunkcyjne struktury hybrydowe nowej generacji na bazie perowskitów, tlenków i związków organicznych do zastosowań w fotowoltaice”.
Czym są perowskity i wielofunkcyjne struktury hybrydowe?
Perowskity to naturalnie występujące w przyrodzie lub wyprodukowane sztucznie minerały posiadające zdolność pochłaniania światła. Jednak tylko te modyfikowane sztucznie są atrakcyjne pod względem zastosowania w strukturach fotowoltaicznych.
Wielofunkcyjne struktury hybrydowe nowej generacji to wielowarstwowe układy zawierające co najmniej: przepuszczającą światło elektrodę przewodzącą, cienką warstwę transportującą dziury (ładunek +), jedną cienką warstwę perowskitów hybrydowych (w której zachodzi generacja ładunków + i -), cienką warstwę transportującą elektrony (ładunek -) oraz zbierającą elektrodę zewnętrzną. Mimo, że grubość całej wielofunkcyjnej struktury jest znacząco mniejsza niż grubość ludzkiego włosa, wysoki współczynnik absorpcji umożliwia ultracienkim warstwom perowskitowym absorbowanie całego widzialnego widma słonecznego. To umożliwia tworzenia tanich, wysokowydajnych, cienkich, lekkich i elastycznych modułów słonecznych.
Czego dotyczą badania?
Hipoteza badawcza zakłada, że właściwości strukturalne hybrydowych struktur fotowoltaicznych silnie zależą od procesu zastosowanego do ich wytworzenia, w tym głównie składu i ciśnienia otaczającej atmosfery (wykorzystania procesów próżniowych), temperatury podłoża podczas procesu wytwarzania oraz temperatury procesu wygrzewania.
Parametry procesów wytwarzania prowadzą do formowania nanostruktur oraz procesu samoorganizacji wewnątrz struktury fotowoltaicznej. Zmiana właściwości strukturalnych prowadzi z kolei do zmiany właściwości optycznych i elektrycznych. Wyniki badań sugerują możliwość optymalizacji struktury w celu zwiększenia wydajności konwersji energii dla tych hybrydowych ogniw słonecznych na bazie organiczno-nieorganicznych perowskitów.
Najważniejszym celem naukowym projektu jest wyjaśnienie obserwowanego wpływu właściwości nanostrukturalnych wielofunkcyjnych struktur hybrydowych nowej generacji na bazie perowskitów na ich właściwości optyczne i elektryczne oraz mechanizmów zachodzących zjawisk fotoelektrycznych. Głównie to one determinują procesy fotofizyczne odpowiedzialne za skuteczne zwiększanie konwersji światła słonecznego na energię elektryczną, co w konsekwencji wpływa na wydajność ogniw.
Czy to nowy rozdział w historii fotowoltaiki?
Na obecnym etapie badań trudno przewidzieć, jak wielkie będzie znaczenie wyników projektu dla rozwoju nanotechnologii i jak bardzo przyczyni się on do rozwoju cywilizacyjnego. Wyniki pierwszych przeprowadzonych badań są niezwykle obiecujące.
Jeśli chodzi o skalę „nano” wszystko działa inaczej, a cząsteczki nabierają nietypowych właściwości. Właśnie dlatego takie badania są tak bardzo potrzebne. Kluczem do sukcesu są jednak obserwacje zmian zachodzących wewnątrz struktur. To one umożliwią opracowanie przyszłych supernowoczesnych materiałów i ich zastosowań, o których być może jeszcze nie wiemy.
Dziękujemy za rozmowę, życzymy sukcesów.
