“Pastërtia” është një nga shumë mitet e përsosmërisë, duke sugjeruar se konformiteti absolut është e vetmja mënyrë për të prodhuar vlerë supreme. Ashtu siç ky pretendim është i gabuar për popullatat njerëzore, një hulumtim i ri në fizikë në Institutin e Shkencës dhe Teknologjisë të Austrisë (ISTA) tregon se është i gabuar edhe për qelizat diellore. Kjo sepse, ndërsa sistemet fotovoltaike të silikonit kërkojnë një strukturë të lëmuar dhe uniforme, qelizat perovskite përmbajnë rrjete natyrore të “defekteve” strukturore të cilat janë qartësisht asete për mbledhjen efikase të energjisë elektrike diellore përmes transportit afatgjatë të ngarkesës. Në një punim që u botua së fundmi në revistën Nature Communications, fizikantët Dmytro Rak, Zhanybek Alpichshev dhe bashkautorët në ISTA shpjegojnë mekanizmin që po përshpejton qelizat perovskite në garën e efikasitetit kundër liderit të paketës për dekada të tëra – qelizat e silikonit. Qelizat perovskite të halogjenuruara të plumbit të përpunuara në tretësira janë jashtëzakonisht të mira në mbledhjen e energjisë elektrike nga rrezet e diellit. Ndryshe nga qelizat e silikonit diva-princesha që nuk do të prodhojnë energji elektrike nëse nuk prodhohen si napolitane me kristal të vetëm ultra të pastër, qelizat e perovskitit Rosie-the-Riveter të ashpra dhe të forta thjesht dalin nga dhoma e tyre e lindjes e thjeshtë dhe e lirë e bazuar në tretësirë përpara se të furnizojnë me energji çdo gjë që na nevojitet. Sipas Rak, ekipi i ISTA-s ka zbuluar “shpjegimin e parë fizik të këtyre materialeve, duke marrë parasysh shumicën – nëse jo të gjitha – e vetive të tyre të dokumentuara”, të cilat së shpejti mund të zhvendosin qelizat diellore me bazë perovskiti nga laboratorët në industri dhe më gjerë. Ky kufi i ri është një ndryshim dramatik për perovskitet e halogjenurit të plumbit, një gamë përbërjesh të cilat ishin një kuriozitet që studiuesit zbuluan në vitet 1970 dhe më pas u injoruan menjëherë deri në fillim të viteve 2010. Të ngjashme në strukturë me perovskitet e rregullta të përbërjeve të oksidit, perovskitet e halogjenurit të plumbit mund të ekzistojnë si struktura kristalore të qëndrueshme që janë si organike ashtu edhe inorganike. Por rreth 15 vjet më parë, shkencëtarët më në fund mësuan shumë “talente” të paparashikuara më parë të perovskiteve të halogjenurit të plumbit që kishin ekzistuar gjatë gjithë kohës, duke përfshirë efikasitetin e shkëlqyer fotovoltaik; aplikim fleksibël për imazhe, zbulimin e rrezeve X dhe LED-et; dhe siç vëren Alpichshev, “veti kuantike mahnitëse, siç është koherenca kuantike në temperaturën e dhomës”. Ekipi i tij ISTA hulumton materiale komplekse dhe fenomenet e tyre komplekse të fizikës së materies së kondensuar. Pra, çfarë e bën zbulimin ISTA kaq të rëndësishëm? Qelizat diellore krijojnë rrymë elektrike duke e shndërruar së pari dritën në elektrone (ngarkesa negative) dhe “vrima” (ngarkesa pozitive), dhe më pas duke i mbledhur ato me elektroda. Duke pasur parasysh madhësinë e elektroneve, distanca për udhëtimin e tyre deri te elektrodat është e madhe – në terma relativë, si ajo e rrugës së Frodos nga Hobbiton në Malin Doom. Dhe ashtu si Toka e Mesme nuk ofron një rrugë të qetë dhe të drejtë për të hedhur unaza në vullkane, gjurma në shkallë mikroni në një qelizë diellore ofron shumë vende ku elektronet e vogla të bllokohen dhe të humbasin përgjithmonë. Në një qelizë me bazë silikoni, rruga drejt një elektrode është “e shtruar” në mënyrë aq uniforme sa elektronet mund të arrijnë shpejt objektivin e tyre. Por, për shkak se qelizat perovskite të halogjenurit të plumbit të prodhuara në tretësirë janë plot me “gropa”, a duhet të jenë ato katastrofike për udhëtimet e elektroneve? Ekipi i Alpichshev supozoi se brenda perovskiteve, elektronet dhe vrimat mund të “martohen” si eksitonë që perovskitet “divorcohen” menjëherë duke përdorur forca të brendshme të panjohura më parë. Pra, duke përdorur metoda optike jolineare, ata vendosën në mënyrë të përsëritur elektrone dhe vrima brenda një mostre perovskiti dhe vunë re rrymë të kufizuar që rrjedh në të njëjtin drejtim pa aplikuar tension, që do të thotë se “edhe thellë brenda kristaleve të vetme të perovskiteve të pamodifikuara, të rritura”, thotë Alpichshev, “ka forca të brendshme që ndajnë ngarkesat e kundërta” në rrjetet mikroskopike të “mureve të domenit”. Siç shpjegon Rak, kur ekziston një eksiton “pranë një muri domeni, fusha elektrike lokale tërheq elektronin dhe vrimën larg, duke i vendosur ato në anët e kundërta të murit”. Por pavarësisht këtij “divorci”, rrjeti perovskitik i “autostradave për bartësit e ngarkesës” lejon një mbledhje të shkëlqyer të energjisë. Si kimist, Rak e kuptoi se si ta verifikonte këtë teori: duke futur jone argjendi si “shënjues” për ngjyrosjen elektrokimike të mureve të domenit pa i shkatërruar ato, dhe duke e kthyer argjendin jonik në argjend metalik. Siç shpjegon Alpichshev, kjo shpikje e ISTA-s “është shumë e ngjashme me angiografinë në indet e gjalla – përveç se ne po shqyrtojmë mikrostrukturën e një kristali”. Rak thotë se zbulimi është një përparim i rëndësishëm, duke u lejuar shkencëtarëve “të pajtojnë shumë vëzhgime të mëparshme kontradiktore në lidhje me perovskitet e halogjenureve të plumbit, duke zgjidhur një debat të gjatë në lidhje me burimin e efikasitetit të tyre superior të mbledhjes së energjisë”. Nëse rezultatet e ISTA-s u lejojnë inxhinierëve të rrisin efikasitetin e qelizave diellore të perovskitit duke mbajtur kostot e ulëta, çdo komunitet në tokë që ka nevojë për energji elektrike – veçanërisht ata me më pak akses – mund të përjetojnë përfitime të jashtëzakonshme për prodhimin dhe cilësinë e jetës. Burimi: newatlas.com
