Wybrane zagadnienia struktury, właściwości i zastosowania nieorganiczno-organicznych perowskitów halogenkowych

• Autorzy: Sznyrowska Barbara

Warianty tytułu

EN

Selected issues of structure, properties and application of inorganic-organic halide perovskites

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Perowskity, czyli grupa związków o wzorze ogólnym ABX3, posiadają zdefiniowaną strukturę krystaliczną i właściwości półprzewodnikowe. Szerokie widmo absorpcji światła widzialnego oraz wysoka sprawność konwersji energii sprawiają, że perowskity są nie tylko tematem wielu prac naukowych, ale zyskują również zainteresowanie w branży ogniw słonecznych. Perowskitowe ogniwa półprzewodnikowe są uważane za konkurencję dla powszechnie stosowanych ogniw krzemowych. Podstawowe i najbardziej powszechne metody wytwarzania tych ogniw umożliwiają relatywnie tanią produkcję, a właściwości optoelektryczne materiału w połączeniu z atrakcyjnymi fizycznymi cechami konstruowanych urządzeń fotowoltaicznych stanowią zachętę do dalszego rozwoju tej technologii w celu jej komercjalizacji. Przed tym etapem należałoby jednak wyeliminować z ich struktury szkodliwy dla środowiska ołów, a także poprawić trwałość kryształów perowskitowych. Jednym z proponowanych rozwiązań jest enkapsulacja ogniwa, znacznie ograniczająca wpływ czynników zewnętrznych na stabilność perowskitu. Szeroki zakres potencjalnych zastosowań oraz zrealizowane projekty pilotażowe sugerują przełom w technologii paneli fotowoltaicznych i dalszy rozwój branży.

EN

Perovskites, i.e. a group of compounds with the general formula ABX3, possess a defined crystalline structure and semiconductor properties. Wide absorption spectrum of visible light together with high efficiency of energy convertion make perovskites not only the subject of many scientific papers but they also come to an attention of the solar cells sector. Perovsklte semiconductor cells are considered as a competition to the commonly used silicon cells. The basic and the most common methods for these cells manufacturing enable their relatively cheap production, while optoelectric properties of these materials together with attractive physical characteristics of the constructed photovoltaic systems provide an incentive for further development of this technology aiming at its commercialization. But prior to this stage it would be necessary to eliminate from their structure such substance like lead which is harmful for the environment as well as to improve the perovskite crystals durability. One of the proposed solutions is the cells encapsulation that significantly reduces the influence of environmental factors on perovskites stability. Wide variety of potential applications and the completed pilot projects suggest the breakthrough in solar panels technology and further development of this sector.

Słowa kluczowe

PL

perowskity halogenkowe; enkapsulacja ogniwa; panele fotowoltaiczne

EN

halide perovskites; cells encapsulation; solar panels

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Energia [Stowarzyszenie Elektryków Polskich - COSiW]
• Czasopismo: Energetyka
• Rocznik: 2022
• Tom: nr 9
• Strony: 464--471
• Opis fizyczny: Bibliogr. 48 poz., rys.

Twórcy

autor

Sznyrowska Barbara

• Politechnia Wrocławska (studentka)

Bibliografia

• [1] Gagliardi M., Milestones in the History of Perovskite Solar Ceils, "BCC Research Report", 06.03.2018.
• [2] Jeong M., Choi I.W., Go E.M., Cho Y, Kim M., Lee B., Jeong S., Jo Y, Choi H.W., Lee J.,Bae J.H., Kwak S.K., Kim D.S., Yang C, "Science" 2020, 369, 1615-1620; DOI: 10.1126/science.abb7167.
• [3] Marinova N..Valero S., Delgado J.L., "Journal of Colloid and Interface Science" 2017, 488, 373-389; DOI: 10.1016/j.jcis.2016.11.021.
• [4] Davis M., Yu Z., "Journal of Semiconductors" 2020, 41(4), 041603; DOI: 10.1088/1674-4926/41/4/041603.
• [5] Thomson S., Observing Phase Transitions in a Halide Perovskite Using Temperature Dependent Photoluminescence Spectroscopy, Edinburgh Instuments Ltd. 2018, report number AN_P45
• [6] Pan Y.-Y, Su Y.-H., Hsu C.-H.,. Huang L.-W, Kaun C.-C, "Computational Materials Science" 2016,117, 573-578; DOI: 0.1016/j.commat-sci.2015.12.015.
• [7] Yakunin S., Shynkarenko Y, Dirin D., Cherniukh I., Kovalenko M., "NPG Asia Mater." 2017, 9, e431; DOI: 10.1038/am.2017.163.
• [8] Łuszczek M., Łuszczek G., Świsulski D., „Przegląd Elektrotechniczny" 2021, 97, 99-102; DOI: 10.15199/48.2021.05.17.
• [9] Jena A.K., Kulkami A., and Miyasaka T., "Chemical Reviews" 2019, 119 (5), 3036-3103; DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00539.
• [10] Li J., Xia R., Qi W., Zhou X., Cheng J., Chen Y, Hou G., Ding Y, Li Y, Zhao Y, Zhang X., "Journal of Power Sources" 2021, 485, 229313; DOI: 10.1016/j,jpowsour.2020.229313.
• [11] Sayantan M., Zhao Ying, Xiaodan Z., "Frontiers in Electronics" 2021, 2, 2673-5857; DOI: 10.3389/felec.2021.712785.
• [12] Ämat A., Mosconi E., Ronca E., Quarti, C, Umari P., Nazeeruddin M.K., Grätzel M., Angelis F.D., Nano Lett. 2014, 14, 3608-3616; DOI: 10.1021/nl5012992.
• [13] Poglitsch A., Weber D.J., "Chem. Phys." 1987, 87, 6373-6378; doi: 10.1063/1.453467.
• [14] Michael Grätzel, Shahzada Ahmad, Samrana Kazim "Perovskite Solar Cells: Materials, Processes, and Devices".
• [15] Habisreutinger S.N., McMeekin D.P., Snaith H.J., Nicholas R.J., "APL Mater." 2016, 4, 091503; DOI: 10.1063/1.4961210.
• [16] Qin C, Matsushima T., Klotz D., Fujihara T., Adachi C, "Adv Sei (Weinh)" 2018, 6(1), 1801079; DOI: 10.1002/advs.201801079.
• [17] Kim B., Kim J. & Park N., "Scientific Reports" 2020,10(1), 19635; DOI: 10.1038/S41598-020-76742-7.
• [18] Ünlü F., Jung E., Haddad J., Kulkami A., Öz S., Choi H., Fischer T., Chakraborty S., Kirchartz T, Mathur S., "APL Materials" 2020, 8, 070901; DOI: 10.1063/5.0011851.
• [19] Leijtens T, Bush K., Cheacharoen R., Beal R., Bowringa A., McGeheea M.D., "J. Mater. Chem." A 2017, 5, 11483-11500; DOI: 10.1039/C7TA00434F.
• [20] Ji D., Feng S., Wang L, Wang S., Na M., Zhang H., Zhang C, Li X., "Vacuum" 2019, 164, 186-193; DOI: 10.1016/j.vacu-um.2019.03.018.
• [21] Moghadamzadeh S., Multi-Cation Perovskite Semiconductors for All-Perovskite Tandem Solar Cells, 2020, Rozprawa doktorska dla Karlsruher Instituts für Technologie, 19.02.2021.
• [22] Shi Z., Jayatissa, A.H., "Materials" 2018, 11(5), 729; DOI: 10.3390/ma11050729.
• [23] Niu G.,D., Guo X.D., Wang L.D., "J. Mater. Chem." A 2015, 3, 8970-8980; DOI: 10.1039/C4TA04994B.
• [24] Han Y, Meyer S., Dkhissi Y, Weber K., Pringle J.M., Bach U., Spiccia L, Cheng Y.B., "J. Mater. Chem." A 2015, 3, 8139-8147; doi: 10.1039/C5TA00358J.
• [25] Gangishetty M.K., Scott R.W.J., Kelly TL., "Nanoscale" 2016, 8, 6300-6307; DOI: 10.1039/C5NR04179A.
• [26] Ouyang Y, Li Y, Zhu P., Li Q., Gao Y, Tong J., Shi L, Zhou Q., Ling C, Chen Q., Deng Z., Tan H., Deng W., Wang J., "J. Mater. Chem." A 2019, 7, 2275-2282; DOI: 10.1039/C8TA12193A.
• [27] Liu R„ Wang L, Fan Y, Li Z., Pang S., "RSC Adv." 2020, 10, 11551-11556; DOI: 10.1039/C9RA10960A.
• [28] Kundus., Kelly TL., "EcoMat" 2020, 2(2), e12025; DOI: 10.1002/ eom2.12025.
• [29] Juarez-Perez E.J., Ono L.K., Maeda M., Jiang Y, Hawash Z., Qi Y, "J. Mater. Chem." A 2018, 6, 9604-9612; DOI: 10.1039/ C8TA03501F.
• [30] Fabini D., J. Phys. Chem. Lett. 2015, 6(18), 3546-3548; DOI: 10.1021 /acs.jpclett.5b01747.
• [31] Extance A., The reality behind solar power's next star material, "Nature", press release 25.06.2019, www.nature.com.
• [32] Chen P.Y, Qi J., Klug M.T., Dang X., Hammond P.T., Belcher A.M., "Energy Environ. Sei." 2014, 7, 3659-3665; DOI: 10.1039/ C4EE00965G.
• [33] Gao P., Grätzel M., Nazeeruddin M.K., "Energy Environ. Sei." 2014, 7, 2448-2463; DOI: 10.1039/C4EE00942H.
• [34] Jena A.K., Kulkami A., Miyasaka T, "Chemical Reviews" 2019, 119 (5), 3036-3103; DOI: 10.1021/acs.chemrev.8b00539.
• [35] Lindblad R., Jena N.K., Philippe B., Oscarsson J., Bi D., Lindblad A., Mandal S., Pal B., Sarma D.D., Karis O., Siegbahn H., Johansson E.M.J., Odelius M., Rensmo H., "The Journal of Physical Chemistry C" 2015, 119(4), 1818-1825; DOI: 10.1021/jp509460h.
• [36] Saule Technologies to launch Inkjet-printed perovskite solar cells prototype production line in Q4 2019 leading to commercialization, "Solar Business Hub", press release 14.06.2019, www.solarbusinesshub.com.
• [37] Chen Y, Zhang L, Zhang Y, Gao H., Yan H., "RSC Adv." 2018, 8, 10489-10508; DOI: 10.1039/C8RA00384J.
• [38] Chen W., Wu Y, Yue Y, Liu J„ Zhang W., Yang X., Chen H., Bi E., Ashraful I., Grätzel M., Han L, "Science" 2015, 350, 944-948; DOI: 10.1126/science.aad1015.
• [39] Yang W.S., Park B.W., Jung E.H., Jeon N.J., Kim Y.C., Lee D.U., Shin S.S., Seo J., Kim E.K., Noh J.H., Seok S.I., "Science" 2017, 356, 1376-1379; DOI: 10.1126/science.aan2301.
• [40] Hamukwaya S.L., Hao H., Zhao Z., Dong J., Zhong T, Xing J., Hao L, Mashingaidze M.M., "Coatings" 2022, 12, 252; DOI: 10.3390/coatings12020252.
• [41] „Skanska i Saule Technologies rozpoczynają testy rewolucyjnych paneli słonecznych", Skanska", press release 13.12.2018, www.skanska.pl.
• [42] The World Premiere of Sun Breaker Installation With Perovskite Solar Modules, "Saule Technologies, press release 24.08.2021, www.sauletech.com.
• [43] Roy A., Ghosh A., Bhandari S., Sundaram S., Mallick T.K., Buildings 2020, 10(7), 129 DOI: 10.3390/buildings10070129.
• [44] Ratajczak J., Wrocławskie perowskity na Orlenie i w Google. Zobacz, jak zmienią handel, Wrocław, press release 13.12.2021, www.wroclaw.pl.
• [45] www.port4car.com.
• [46] Yoon Y.J., Lee K.T., Lee T.K., Kim S.H., Shin YS., Walker B., Park S.Y, Heo J., Lee J, Kwak S.K., Kim G.-H., Kim J.Y, Joule 2018,2 (10), 2105-2116; DOI: 10.1016/j.joule.2018.07.012.
• [47] Miao J., Zhang F., J. Mater. Chem. C 2019, 7, 1741-1791; DOI: 10.1039/C8TC06089D.
• [48] Reb L.K., Böhmer M., Predeschly B., Grott S., Weindl C.L., Ivandekic G.I., Guo R., Dreißigacker C, Gernhauser R., Meyer A., Muller-Buschbaum P., Joule 2020, 4, 1880-1892; DOI: 10.1016/j.joule.2020.07.004.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).