A napelemek esetében az okoz dilemmát, hogy vagy alacsonyabb az előállítási költségük, de kevésbé hatékonyak, vagy viszonylag jó a hatásfokuk, ám nagyon drágák. Újabban a perovszkit alapú napelemektől remélik a megoldást, amelyek költséghatékonyabbak, mint a szilícium alapúak, és a gyártásukhoz nincs szükség drága adalékanyagokra. A perovszkitok a perovszkithoz, vagyis a kalcium-titanáthoz hasonló kristályszerkezettel rendelkező anyagok. Az ilyen struktúrák gyakran félvezetők, és viszonylag hatékonyan nyelik el a fényt. Mindenekelőtt azonban a fénnyel gerjesztett elektronok képesek igen nagy távolságot megtenni a kristályrácson belül, mielőtt visszakerülnek alapállapotukba, és ismét állandó helyre kerülnek a kristályrácsban. Ez a tulajdonság nagyon fontos a napelemek szempontjából.

A sanghaji Fudan Egyetemen Huisheng Peng és kutatócsoportja elsőként fejlesztett ki perovszkit napelemeket rugalmas szálak formájában, amelyekből elektronikus textília szőhető. Előállításuk viszonylag egyszerű és költséghatékony, mivel réteges felépítésük oldási eljárással készül.

Az anódként használt finom acélvezetéket először egy kompakt n-félvezető titán-dioxid réteggel vonják be. Erre egy porózus nanokristályos titán-dioxid réteget visznek fel, amely nagy felületet biztosít a következő perovszkit kiválásnak (CH3NH3PbI3). Erre kerül egy réteg egy speciális szerves anyagból. Végül egy szén nanocsövekből álló, átlátszó réteget folyamatosan feltekernek rá, ez lesz a katód. A végeredményként létrejövő szál olyan finom és rugalmas, hogy textília szőhető belőle.

A perovszkit réteg elnyeli a fényt, amely gerjeszti és felszabadítja az elektronokat, ezáltal elválasztja a töltéseket, elektronokat és pozitív töltéshordozónak tekinthető „lyukakat” hozva létre. Az elektronok a kompakt titán-dioxid rétegen keresztül az anódhoz kerülnek. A „lyukakat” a szerves réteg fogja fel. A szén nanocsövekből álló katód nagy felülete és jó elektromos vezetőképessége elősegíti a töltések gyors elvezetését, áramot indukálva. A szál formájú napelem energiaátalakító hatékonysága eléri a 3,3%-ot, és ezzel felülmúlja valamennyi koaxiális, szál formájú, fényérzékeny festett vagy polimer napelem hatásfokát.

forrás: mernokbazis.hu