Węglowe nanokropki z ludzkich włosów poprawią wydajność perowskitowych paneli słonecznych

weglowe-nanokropki

W badaniu opublikowanym w Journal of Materials Chemistry A naukowcy pod kierunkiem profesor Hongxii Wang we współpracy z profesorem Prashantem Sonarem z Centrum Nauki o Materiałach QUT wykazali, że nanokropki węglowe można wykorzystać do poprawy wydajności ogniw słonecznych z perowskitu.

Zacznijmy od najważniejszego pytania: jak zrobić z włosów węglowe nanokropki? To bardzo proste. Kontaktujemy się z losowym salonem fryzjerskim i prosimy jego właściciela lub obsługę o przekazanie nam ścinek, które zamiecione z podłogi salonu trafiły by do śmietnika. Następnie przypalamy je w wysokiej temperaturze – w przypadku opisywanych w tym tekście badań było to 240 stopni Celsjusza, aż do uzyskania… no cóż, węglowych nanokropek.

W zeszłym roku profesor Prashant Sonar kierował zespołem badawczym, w tym kolegą naukowym z Center for Materials Science, Amandeep Singh Pannu, który zamieniał ścinki włosów w nanokropki węglowe. W ramach badania naukowcom udało się wykazać, że materiał uzyskany w ten sposób można przekształcić w elastyczne wyświetlacze, które można wykorzystać w przyszłych inteligentnych urządzeniach.

Węglowe nanokropki jako warstwa ochronna

W przypadku paneli słonecznych wykonanych z perowskitów chodzi jednak o mniej skomplikowane zastosowanie. Perowskity są postrzegane jako najlepszy kandydat do produkcji tanich i wydajnych paneli słonecznych. Panele tego typu okazały się równie skuteczne pod względem wydajności konwersji energii, jak obecnie dostępne na rynku monokrystaliczne krzemowe ogniwa słoneczne. Jedyny problem dotyczy ich trwałości – panele z perowskitu, czyli tytanianu wapnia nie są tak odporne na wilgoć i inne czynniki zewnętrzne, jak krzemowe panele. Dlatego potrzebują warstwy ochronnej.

Poszukując idealnego materiału do produkcji takiej warstwy, zespół badawczy profesora Wanga z ciekawości wykorzystał elastyczny materiał z węglowych nanokropek właśnie w charakterze warstwy ochronnej perowskitowych paneli. Po dodaniu roztworu kropek węglowych do procesu wytwarzania perowskitów, badacze odkryli, że kropki te tworzą przypominającą falę warstwę, która otacza kryształy perowskitu.

Czytaj również: Naukowcy rozwiązali toksyczny problem ogniw z perowskitu

Testy tak zabezpieczonych paneli wykazały, że mają one wyższą wydajność konwersji energii i większą stabilność niż ogniwa perowskitowe bez kropek węglowych. Co dalej? Profesor Wang twierdzi, że gotowe rozwiązanie, które zapewni perowskitowym panelom na tyle wysoki stopień ochrony, żeby móc stosować je zamiennie z panelami krzemowymi powinno pojawić się najpóźniej za jakieś 10 lat. Czy do tej ochrony wykorzystamy nanokropki węglowe produkowane z ludzkich włosów? Mówiąc szczerze: wątpię. Być może uda się znaleźć bardzo podobne rozwiązanie, które pozwoli na o wiele lepszą skalowalność produkcji, niż przy wykorzystaniu ludzkich włosów.