Rekord sprawności ogniwa fotowoltaicznego z udziałem perowskitu
Niemieccy naukowcy poinformowali o osiągnięciu rekordu sprawności ogniwa tandemowego złożonego z warstw CIGS oraz perowskitowej.
Naukowcy i firmy pracujące nad zastosowaniem perowskitów w fotowoltaice widzą w nich szansę na podniesienie sprawności tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych poprzez pokrycie ich dodatkową warstwą perowskitu.
Na połącznie perowskitu z najpopularniejszymi na rynku ogniwami typu krystalicznego zdecydowali się Brytyjczycy z firmy Oxford PV. Prace tego zespołu doprowadziły do osiągnięcia w ubiegłym roku wyniku 27,3 proc., potwierdzonego w badaniach instytutu Fraunhofer ISE na ogniwie w rozmiarach 1 cm2.
Teraz zespół naukowców z instytutu Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) poinformował o osiągnięciu rekordowej sprawności na poziomie 23,26 proc. na próbce ogniwa cienkowarstwowego CIGS, na którą nałożono dodatkowo warstwę perowskitową.
Osiągnięcie rekordu umożliwiło nałożenie między warstwą CIGS i perowskitem dodatkowej warstwy organicznej. Ta koncepcja – tzw. SAM (self assebled monolayers) – została rozwinięta przez HZB we współpracy z naukowcami z uniwersytetu w Wilnie.
Jak zauważa HZB, w przypadku ogniw perowskitowych doświadczono w ostatnich latach wyraźnego postępu jeśli chodzi o sprawność, a połączenie perowskitu z warstwą półprzewodnika takiego jak CIGS daje szansę na opracowanie tanich, mających wysoką sprawność ogniw fotowoltaicznych. Jednak problemem perowskitu nadal pozostaje znacząca degradacja sprawności w stosunkowo krótkim czasie.
W tym celu zespół naukowców z niemieckiego instytutu miał opracować nową architekturę, w której ograniczenie strat ma zapewnić dodatkowa warstwa elektrodowa.
HZB dodaje, że kolejne osiągnięcie to wypracowanie wysokiej sprawności na stosunkowo dużej próbce ogniwa, której rozmiar wyniósł 1 cm2.
Przed rokiem zespół badaczy z kalifornijskiego uniwersytetu UCLA opublikował w magazynie „Science” wyniki badań potwierdzających uzyskanie sprawności 22,4 proc. na ogniwie złożonym z warstwy perowskitu o grubości zaledwie 1 µm, znajdującej się na powierzchni szklanej o grubości 2 mm, z nadrukowaną warstwą CIGS o grubości zaledwie 2 µm, która bez warstwy perowskitowej osiągała sprawność już tylko 18,7 proc.
Największym producentem modułów fotowoltaicznych wykonanych w technologii CIGS – to skrót od angielskich nazw: copper (miedź), indium (ind), gallium (gal) i selenium (selen) – jest japoński Solar Frontier.
Wcześniej w tym roku Japończycy informowali, że w ramach projektu realizowanego we współpracy z japońskim narodowym instytutem badawczym NEDO opracowali ogniwo fotowoltaiczne w cienkowarstwowej technologii CIS, którego sprawność wynosi 23,35 proc.
Taki wynik, zmierzony na próbce ogniwa wielkości 1 cm2, miał zweryfikować japoński instytut AST i jest to wynik lepszy o 0,4 pkt proc. od poprzedniego rekordu ustanowionego również przez Solar Frontier w listopadzie 2017 roku.
Obecnie w swojej komercyjnej ofercie Solar Frontier ma cienkowarstwowe moduły fotowoltaiczne o mocy 180 W i 185 W. W obu przypadkach rozmiary modułów to 1,257 x 977 mm.
Natomiast kilka miesięcy temu MiaSolé, wywodzący się z Kalifornii i należący do chińskiej grupy Hanergy producent cienkowarstwowych, elastycznych modułów fotowoltaicznych, poinformował o osiągnięciu sprawności modułu CIGS na poziomie 17,44 proc.
Co istotne, miało chodzić o moduł wyprodukowany z wykorzystaniem fabrycznych linii produkcyjnych, a jego powierzchnia wyniosła 1,08 m2, a więc jest taka sama, jak powierzchnia modułów seryjnie produkowanych w kalifornijskiej fabryce MiaSolé w Santa Clara.
Rekordowy wynik został potwierdzony w laboratoriach Fraunhofer ISE. Stwierdzona przez niemiecki instytut nominalna moc modułu wyniosła 189,3 W.
Kilka lat temu pożyczkę w wysokości 20 mln euro z Europejskiego Banku Inwestycyjnego na rozwój technologii CIGS otrzymała niemiecka firma Manz. Fundusze dla Manz zostały udostępnione w ramach programu Komisji Europejskiej „InovFin”, którego celem jest wspieranie innowacji w firmach średniej wielkości.
Z kolei w ubiegłym roku wywodzący się z Niemiec, a obecnie będący częścią Hanergy producent cienkowarstwowych modułów fotowoltaicznych Solibro informował o zmierzeniu sprawności cienkowarstwowego modułu fotowoltaicznego CIGS na poziomie 18,72 proc. Ten wynik miało potwierdzić laboratorium TÜV Rheinland.
W przypadku dostarczonego przez Solibro modułu w rozmiarach 1,19 x 0,789 metra i powierzchni 0,94 m2 stwierdzono moc nominalną w warunkach STC na poziomie 164,7 Wp. Moduł wyprodukowano w zakładach Solibro w niemieckim mieście Thalheim.
Odnotowany w bazie rekordów sprawności ogniw fotowoltaicznych, którą prowadzi amerykański National Renewable Energy Laboratory, rekord ogniwa składającego się wyłącznie z warstwy perowskitowej wynosi obecnie 25,2 proc. i został osiągnięty przez naukowców z Korea Research Institute of Chemical Technology (KRICT).
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
