Badania degradacji perowskitowych ogniw słonecznych w różnych strefach klimatycznych | FTiMS - Politechnika Gdańska

Wyniki naszych badań zostały opublikowane w PV Magazine, jednym z najbardziej opiniotwórczych czasopism branży fotowoltaicznej, co dodatkowo podkreśla ich znaczenie dla rozwoju technologii perowskitowych urządzeń fotowoltaicznych.

Badania wykazały m.in.:

· W Madrycie (w klimacie śródziemnomorskim) ogniwa wykazały wyraźny spadek wydajności, podczas gdy w Polsce (w klimacie umiarkowanym, wilgotnym) ich sprawność pozostawała względnie stabilna przez cały okres testów.

· Wypracowana w Laboratorium Hybrydowych Materiałów Fotoaktywnych optoelektroniczna metoda analizy parametrów fotowoltaicznych przy zmiennym natężeniu oświetlenia ujawniła sekwencyjne mechanizmy degradacji podczas starzenia – początkowo związane z pojawianiem się lokalnych mikrozwarć, a następnie z narastaniem defektów w objętości perowskitu.

· Wyniki nie pozwalają jednak na jednoznaczne stwierdzenie, że obserwowane różnice wynikają wyłącznie ze strefy klimatycznej, ponieważ testy w Madrycie prowadzone były w nieco odmiennych warunkach niż w Polsce. Różnice w konfiguracji stanowisk badawczych, takich jak zastosowanie systemu nadążnego, odmienna częstotliwość pomiarów charakterystyk prądowo-napięciowych czy inny sposób obciążania ogniw.

Znaczenie wyników

Ograniczona liczba badań terenowych nad perowskitowymi ogniwami słonecznymi, sięgająca zaledwie 50–100 publikacji wobec ponad 20 000 artykułów naukowych opublikowanych w latach 2009–2023, podkreśla istotną lukę w wiedzy dotyczącej ich trwałości w warunkach zewnętrznych. Mimo że większość zespołów badawczych nadal opiera się na przyspieszonych protokołach degradacji prowadzonych w warunkach laboratoryjnych, korelacja między wynikami takich testów a zachowaniem urządzeń w naturalnych warunkach pozostaje niejasna. Jest to szczególnie ważne w przypadku hybrydowej, organiczno-nieorganicznej architektury ogniw perowskitowych, która w złożony sposób reaguje na zmienne oświetlenie, wahania temperatury, wilgotność i inne stresory środowiskowe różniące się w zależności od klimatu. W tym kontekście znaczenie naszych wyników polega na tym, że stanowią one pierwszą próbę porównania eksploatacja w warunkach rzeczywistych na zewnątrz w dwóch wyraźnie odmiennych strefach klimatycznych

Wnioski i perspektywy dalszych badań

Niniejsze badania stanowią punkt wyjścia do szerszej inicjatywy ukierunkowanej na pogłębione zrozumienie stabilności perowskitowych ogniw słonecznych w warunkach rzeczywistych. Kolejny etap naszych prac obejmuje zbadanie ogniw w wielu strefach klimatycznych, w oparciu o współprace już nawiązane z międzynarodowymi partnerami. Planujemy wdrożyć ujednolicony protokół ekspozycji w warunkach zewnętrznych, obejmujący identyczny system śledzenie punktu mocy maksymalnej oraz stałe kąty nachylenia. Takie podejście umożliwi nie tylko określenie, w jakim stopniu testy przyspieszonego starzenia odzwierciedlają rzeczywistą pracę urządzeń w zróżnicowanych środowiskach, lecz także pozwoli zidentyfikować dominujące czynniki klimatyczne odpowiadające za degradację perowskitu.