Za poslední dekádu sehrál uhlíkový materiál C₆₀, známý také jako buckminsterfulleren, klíčovou roli při vylepšování perovskitových solárních článků. Přestože pomohl dosáhnout rekordních energetických účinností, jeho slabé vazby na perovskit způsobovaly mechanické poruchy, které dlouhodobě ohrožovaly stabilitu zařízení.

A právě zde přichází na scénu CPMAC – iontová sůl odvozená od C₆₀, speciálně navržená tak, aby tyto slabiny odstranila. Molekulu vyvinul mezinárodní tým vědců včetně expertů z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), pod vedením profesora Osmana Bakra.

„Navrhli jsme CPMAC, abychom vytvořili pevnější vazby s perovskitem a dramaticky zvýšili stabilitu solárních článků,“ vysvětlil Bakr.

Zdroj: Shutterstock

Jak CPMAC mění pravidla hry?

Integrací CPMAC do perovskitových solárních článků se podařilo zvýšit jejich účinnost přeměny energie o 0,6 % ve srovnání se články využívajícími klasický C₆₀.
Na první pohled se může zdát, že jde o drobný nárůst. Avšak v měřítku elektrárny s výkonem 1 gigawatt by tento rozdíl znamenal dodatečnou energii pro 5 000 domácností.

Výzkumník Hongwei Zhu z KAUST k tomu poznamenal:

„I malý procentuální nárůst má v praxi obrovský dopad na množství vyrobené elektřiny.“

Testování stability: CPMAC vede na celé čáře

Nová molekula se neprojevila jen v účinnosti, ale také v odolnosti vůči nepříznivým podmínkám. Při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám a různým úrovním vlhkosti – během testu trvajícího přes 2 000 hodin – si články s CPMAC vedly mnohem lépe.

Konkrétně:

• Články s CPMAC ztratily třikrát méně účinnosti než jejich protějšky s C₆₀.
• Rozdíl se ještě zvýraznil při sestavení do modulů složených ze čtyř solárních článků, které simulují běžný solární panel.

Tento výkon je přičítán tomu, že CPMAC vytváří silnější iontové vazby s perovskitem, čímž výrazně redukuje defekty v klíčové vrstvě pro přenos elektronů. Oproti tomu původní C₆₀ se vázal pouze slabými van der Waalsovými silami.