INCDFM – valori record pentru Romania in ceea ce priveste eficienta de conversie fotovoltaica a energiei solare – 15,4 %

INCDFM – valori record pentru Romania in ceea ce priveste eficienta de conversie fotovoltaica a energiei solare – 15,4 %

 
Pe data de 30 aprilie 2017 s-a incheiat proiectul cu titlul “Perovskiti pentru Tehnologii Eficiente de Conversie Fotovoltaica” (Perovskites for Photovoltaic Efficient Conversion Technology-PERPHECT). Proiectul a fost implementat in perioada 1 iulie 2014-30 aprilie 2017 in cadrul Programului de granturi SEE, de catre un consortiu de 6 organizatii de cercetare, publice sau private, condus de catre Institutul National de Cercetare-Dezvoltare pentru Fizica Materialelor-INCDFM (adresa: Atomistilor 405A, Magurele, Ilfov). Din consortiu au mai facut parte echipe de cercetare de la Universitatea din Oslo (Norvegia), Universitatea Islanda si Universitatea din Reykjavik (Islanda), Universitatea din Bucuresti si Optoelectronica 2001 SA (Romania). 
 
Echipa proiectului, condusa de catre Dr. Ioana Pintilie (cercetator principal gradul 1 la INCDFM), a reusit performanta de a obtine celule solare de tip perovskit cu eficiente de conversie photovoltaica a energiei solare (PCE) de 15,4 %, ceea ce reprezinta valori record pentru Romania. Desi valoarea obtinuta pentru PCE este mai mica decat recordul pe plan mondial (~21 %), trebuie remarcat faptul ca stabilitatea in timp si cu temperatura pana la 700 C a celulelor solare perovskitice standard (FTO/TiO2/CH3NH3PbI2.6Cl0.4/spiro-OMeTAD/Au) realizate in cadrul proiectului este sensibil imbunatatita, devenind comparabila cu rezultate raportate recent de catre grupuri din strainatate  pe structuri mai complicate care introduc straturi de materiale suplimentare sau au acoperiri protective pentru a imbunatati stabilitatea in timp (e.g. revista Science DOI: 10.1126/science.aah4046). Astfel, dupa testari repetate, pentru mai mult de 3.000 de ore, s-a constatat ca celulele solare produse in INCDFM au o scadere de maxim 10 % a valorii initiale a PCE, in conditiile in care celulele, neincapsulate, sunt pastrate in conditii de umiditate scazuta (~10%). Un alt rezultat remarcabil a constat in faptul ca s-a conceput o tehnologie ieftina de realizare, bazata pe tehnica de tip „printare”. In felul acesta se pot realiza celule solare pe suport flexibil. In imaginea de mai jos este prezentat echipamentul de „printare” realizat in comun de catre INCDFM si Optoelectronica 2001 SA, precum si un exemplu de celula solara pe suport flexibil.

Pe langa realizarile tehnologice deosebite, proiectul a avut o puternica componenta de cercetare fundamentala legata de functionarea si evaluarea performantelor acestui tip de celule, inclusiv in vederea inlocuirii TiO2 cu materiale perovskitice feroelectrice si a FTO cu oxizi transparenti conductori, rezultand 10 lucrari deja publicate in jurnale internationale, o cerere de brevet de inventie si 4 teze de doctorat in curs de finalizare.

Rezultatele obtinute in cadrul proiectului PERPHECT asigura Romaniei o prezenta competitiva in randul tarilor cu rezultate deosebite in dezvoltarea celulelor solar de tip perovskit, considerate a fi inlocuitoarele actualelor celule pe baza de Si. In plus, ofera oportunitati noi de dezvoltare pentru sectorul de energii regenerabile din tara prin faptul ca tehnologia de producere a celulelor este ieftina, ceea ce poate duce la preturi de vanzare accesibile pentru consumatorii obisnuiti (conceptul de „casa verde”). Cercetarea in domeniul conversiei energiei solare va continua in INCDFM, fiind una din prioritatile strategice din planul de dezvoltare al institutului.