Prijeđite na glavni sadržaj
  1. Institut Ruđer Bošković
  2. Novosti
  3. Zašto halogenidne perovskitne so...

Zašto halogenidne perovskitne solarne ćelije još nisu preplavile tržište? Novi rad koji izaziva znanstvenu paradigmu otkriva što ih iznutra polako razara

Bolje razumijevanje kemijskih procesa unutar halogenidnih perovskitnih ćelija moglo bi ove ćelije približiti širokoj primjeni
1.4.2026.
Zašto halogenidne perovskitne solarne ćelije još nisu preplavile tržište? Novi rad koji izaziva znanstvenu paradigmu otkriva što ih iznutra polako razara

Istraživači Instituta Ruđer Bošković (IRB), u suradnji s međunarodnim kolegama, u nedavno obajvljenom Perspective radu u uglednom časopisu Nature Energy, redefiniraju razloge zašto jedna od najperspektivnijih solarnih tehnologija današnjice još uvijek vodi bitku s vlastitom stabilnošću.

Halogenidne perovskitne solarne ćelije često se opisuju kao jedna od najuzbudljivijih tehnologija nove energetske ere. Razlog je jednostavan, riječ je o solarnim ćelijama koje mogu biti vrlo učinkovite, a pritom nude mogućnost jeftinije i jednostavnije proizvodnje od nekih današnjih standardnih rješenja.

Zbog toga ih znanstvenici diljem svijeta vide kao ozbiljnog kandidata za budućnost iskorištavanja sunčeve energije. No, postoji problem koji ih već godinama usporava. Ove ćelije s vremenom gube stabilnost. Novi rad objavljen u Nature Energy sada pokazuje da se taj problem ne može objasniti samo jednim “krivcem”, nego nizom povezanih kemijskih procesa koji se odvijaju unutar same ćelije dok radi.

Rad potpisuje međunarodni tim znanstvenika, a tim s IRB-a čine Stjepan Dolić i dr. sc. Vedran Kojić kao prvi autori na radu, dr. sc. Andreja Gajović, te dopisne autorice dr. sc. Jasminka Popović i dr. sc. Aleksandra B. Djurišić.

Zašto su halogenidne perovskitne solarne ćelije toliko zanimljive?

Perovskitne solarne ćelije pretvaraju Sunčevu svjetlost u električnu energiju pomoću posebne skupine fotoaktivnih materijala poznatih kao halogenidni perovskiti. Znanstvenike i industriju privukle su zato što u laboratorijskim uvjetima postižu vrlo visoku učinkovitost, veću nego silicijske koje trenutno zauzimaju glavno mjesto na tržištu, a mogu se proizvoditi u tankim slojevima, što otvara mogućnost razvoja lakših, fleksibilnijih i potencijalno jeftinijih solarnih uređaja.

Upravo zbog spoja visoke učinkovitosti i nižih proizvodnih troškova perovskiti se već godinama smatraju jednim od najozbiljnijih kandidata za novu generaciju solarnih tehnologija.

Glavna prepreka - stabilnost

Unatoč velikom potencijalu, perovskitne solarne ćelije još nisu široko ušle u primjenu jer s vremenom gube stabilnost. Njihova unutarnja struktura pokazuje se osjetljivom na uvjete u kojima moraju raditi poput svjetla, električnog napona i topline.

Drugim riječima, nije dovoljno da solarna ćelija bude vrlo učinkovita na početku. Da bi bila korisna u stvarnim uvjetima, mora takva ostati dugo vremena, a upravo je to najveći izazov za perovskitne materijale.

Što donosi novi Perspective rad?

Važno je naglasiti da nije riječ o klasičnom znanstvenom članku ali još manje o preglednom članku. Perspective članci u Nature Energy rezervirani su za radove koji redefiniraju znanstveni narativ tj. izazivaju trenutno prevladavajuću znanstvenu paradigmu, argumentirajući da je dosadašnji fokus na određene procese nedostatan te da rješenja leže u identifikaciji i otklanjanju dodatnih ključnih parametara.

Autori pritom proširuju trenutno razumijevanje propadanja perovskitnih solarnih ćelija. Međutim, umjesto da se usredotoče samo na oksidaciju jodida, o kojoj se u ovom području dosad najviše govorilo, autori u prvi plan stavljaju i nepovratne reakcije organskih sastavnica materijala, koje imaju ključnu ulogu u dugoročnoj stabilnosti uređaja.

Što se zapravo događa unutar ćelije?

Dosadašnja se rasprava uglavnom vrtjela oko joda, odnosno jodida, važnog sastojka perovskitnog materijala. Kada solarna ćelija radi, svjetlost i električni napon mogu pokrenuti reakcije u kojima se jodid oksidira. To potom potiče pomicanje iona i narušava ravnotežu unutar materijala.

No, autori pokazuju da se time problem ne završava. Nakon tog početnog koraka počinju reagirati i organski dijelovi perovskita odnosno male pozitivno nabijene molekule koje pomažu održati njegovu strukturu. Kada one ulaze u nepovratne kemijske reakcije, nastaju hlapljivi spojevi koji mogu izaći iz materijala. Time perovskit postupno gubi vlastite sastavne dijelove, a njegova se kristalna struktura počinje raspadati.

Pojednostavljeno, problem nije samo u tome što se neki dijelovi unutar ćelije pomiču, nego i u tome što se kemijski sastav materijala mijenja na način koji se više ne može lako vratiti u početno stanje.

Zašto je ovaj pogled važan?

Ovakav pogled mijenja način na koji se razumije propadanje perovskitnih solarnih ćelija. Umjesto jednog izoliranog kvara, autori opisuju lanac međusobno povezanih procesa, od oksidacije jodida i stvaranja defekata, preko migracije iona i gubitka organskih sastavnica, do konačnog slabljenja i urušavanja strukture materijala.

To je važno jer pokazuje da rješenje vjerojatno neće proizaći iz jedne mjere, već iz kombinacije zaštitnih postupaka koji ciljaju različite kemijske procese. Budući da se nepoželjne foto- i elektrokemijske reakcije unutar solarnih ćelija događaju pod utjecajem svjetlosti ili električnog napona, dakle u normalnim radnim uvjetima, ovi kaskadni procesi razgradnje prisutni su čak i u potpunoj odsutnosti kisika i vlage koji takve reakcije inače ubrzavaju. Slijedom toga, nepoželjne se reakcije mogu usporiti, ali se ne mogu eliminirati enkapsulacijom, jer ona sprječava samo prodor vlage i zraka izvana, dok se kritični intrinzični procesi odvijaju unutar samog materijala.

Zato autori zagovaraju širi pristup, odnosno ciljani dizajn organskih sastavnica, uporabu dodataka koji mogu usporiti nepoželjne reakcije, optimizaciju strukture uređaja te razvoj metoda koje će omogućiti praćenje tih procesa u stvarnom vremenu.

Korak prema stvarnoj primjeni

Halogenidne perovskitne solarne ćelije odavno više nisu samo laboratorijska zanimljivost. One su jedan od najozbiljnijih kandidata za buduću generaciju solarnih tehnologija. Ako se problem stabilnosti uspije riješiti, mogle bi otvoriti put prema učinkovitijim i pristupačnijim solarnim panelima, ali i novim primjenama na površinama i u uvjetima gdje današnje tehnologije nisu praktične.

Glavna poruka rada zato je jasna - da bi perovskitne solarne ćelije doista promijenile energetiku, nije dovoljno znati kako proizvode električnu energiju, već moramo razumjeti i kako stare. Upravo bi to dublje razumijevanje kemijskih procesa unutar materijala moglo biti ključno za pretvaranje velikog laboratorijskog obećanja u stabilnu tehnologiju budućnosti.

Kontaktirajte nas

Ured za odnose s javnošću

+385 1 457 1269
pr@irb.hr

Više informacija

Jasminka Popović

Predstojnik zavoda znanstveni savjetnik
Zavod za fiziku materijala
Laboratorij za sintezu i kristalografiju funkcionalnih materijala
Jasminka.Popovic@irb.hr
Tel:
+385 1 456 1120
Interni broj:
1320

A

D

Aleksandra Djurišić

znanstveni savjetnik u trajnom izboru
Zavod za fiziku materijala
Laboratorij za sintezu i kristalografiju funkcionalnih materijala
adjuris@irb.hr

Znanstveni rad

Irreversible organic cations chemistry limits organic–inorganic halide perovskite stability under illumination or bias
Logo Hrvatske zaklade za znanost

HRZZ