שיפור יעילותם של תאים סולאריים כדי להשיג עצמאות ממקורות אנרגיה מדלקים מאובנים הוא מוקד עיקרי במחקר תאים סולאריים. צוות בראשות הפיזיקאי ד"ר פליקס לאנג מאוניברסיטת פוטסדאם, לצד פרופ' ליי מנג ופרופ' יונגפאנג לי מהאקדמיה הסינית למדעים בבייג'ינג, שילב בהצלחה פרובסקיט עם בולמי דלק אורגניים כדי לפתח תא סולארי טנדם המשיג רמות יעילות שיא, כפי שדווח בכתב העת המדעי Nature.
גישה זו כוללת שילוב של שני חומרים אשר סופגים באופן סלקטיבי אורכי גל קצרים וארוכים - ספציפית, האזורים הכחולים/ירוקים והאדומים/אינפרא אדום של הספקטרום - ובכך ממטבים את ניצול אור השמש. באופן מסורתי, הרכיבים היעילים ביותר לספיגת אדום/אינפרא אדום בתאים סולאריים הגיעו מחומרים קונבנציונליים כמו סיליקון או CIGS (נחושת, אינדיום, גליום, סלניד). עם זאת, חומרים אלה דורשים בדרך כלל טמפרטורות עיבוד גבוהות, וכתוצאה מכך פליטות פחמן משמעותיות.
בפרסום האחרון שלהם בכתב העת Nature, לאנג ועמיתיו מאחדים שתי טכנולוגיות מבטיחות של תאים סולאריים: תאים סולאריים פרובסקיט ותאים סולאריים אורגניים, הניתנים לעיבוד בטמפרטורות נמוכות יותר ובעלי השפעה מופחתת על פליטת פחמן. השגת יעילות מרשימה של 25.7% עם שילוב חדש זה הייתה משימה מאתגרת, כפי שציין פליקס לאנג, שהסביר: "פריצת דרך זו התאפשרה רק על ידי שילוב של שתי התקדמויות משמעותיות". פריצת הדרך הראשונה הייתה הסינתזה של תא סולארי אורגני חדש הסופג אדום/אינפרא אדום על ידי מנג ולי, אשר מרחיב את יכולת הקליטה שלו עוד יותר לטווח האינפרא אדום. לאנג פירט עוד: "עם זאת, תאי שמש טנדם התמודדו עם מגבלות עקב שכבת הפרובסקיט, אשר סובלת מהפסדי יעילות משמעותיים כאשר היא מתוכננת לספוג בעיקר את המקטעים הכחולים והירוקים של הספקטרום הסולארי. כדי להתגבר על כך, יישמנו שכבת פסיבציה חדשה על הפרובסקיט, אשר מפחיתה פגמים בחומר ומשפרת את הביצועים הכוללים של התא".
זמן פרסום: 12 דצמבר 2024