Vědci z Mnichova vyvinuli solární články s 26% účinností, které díky molekulárnímu lepidlu přežijí i vesmírné mrazy a žár

Vědci z Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově vyvinuli novou generaci perovskitových solárních článků, které si zachovávají vysokou účinnost 26 % i v extrémních podmínkách vesmíru.

Vědci z Ludwig-Maximilians-Universität v Mnichově vyvinuli novou generaci perovskitových solárních článků, které si zachovávají vysokou účinnost 26 % i v extrémních podmínkách vesmíru. Tyto zesílené články jsou navrženy tak, aby odolaly brutálním teplotním výkyvům, které satelity zažívají na oběžné dráze.

Standardní perovskitové solární články, ačkoliv jsou levné na výrobu a vysoce výkonné, mají zásadní fyzickou slabinu: jsou křehké. V nízké oběžné dráze Země (LEO) se teploty rychle mění mezi -80 °C a +80 °C. Tyto rychlé změny způsobují, že se vrstvy článku roztahují a smršťují různou rychlostí, což vede k mechanickému namáhání, mikroskopickým prasklinám, delaminaci a rychlému poklesu výkonu. Nová technologie řeší tento klíčový problém, který bránil širšímu využití perovskitů ve vesmíru.

Tým chemiků pod vedením Dr. Erkana Aydina vyvinul strategii dvojitého zesílení na molekulární úrovni. Tato metoda kombinuje dva přístupy: stabilizaci vnitřní zrnité struktury a rozhraní, kde se solární článek setkává se substrátem. Do perovskitové vrstvy je vpravena kyselina alfa-lipoová, která vytváří polymerní síť proplétající se hranicemi zrn a zabraňuje vnitřnímu praskání. Současně je aplikována specializovaná molekula DMSLA, která pomocí sulfoniové skupiny vytváří silnou chemickou kotvu mezi perovskitem a elektrodou. Tento kombinovaný přístup funguje jako flexibilní, ochranná síť, která udržuje vrstvy článku neporušené i při tepelném namáhání.

Během náročných testů, kdy byly články vystaveny 16 cyklům teplot od -80 °C do +80 °C, si zesílené články udržely 84 % svého původního výkonu, zatímco standardní články selhaly mnohem rychleji. Tato technologie otevírá cestu pro vysoce výkonné, lehké fotovoltaické články, které najdou uplatnění na oběžných satelitech, stratosférických letadlech a v nové generaci flexibilních solárních modulů, a to i pro mise do hlubokého vesmíru. Výzkumný tým se nyní zaměřuje na další zdokonalování těchto „vesmírných“ solárních článků, aby odolaly i těm nejnáročnějším prostředím. Zjištění byla publikována v časopise Nature Communications.