Ogniwo perowskitowo-krzemowe z potencjałem sprawności ponad 40 proc.
Bardzo wysoki wynik sprawności uzyskał niemiecki zespół badawczy, który w warunkach laboratoryjnych symulował trójwarstwowe ogniwo perowskit-perowskit-krzem.
Grupa naukowców z uniwersytetu we Freiburgu oraz instytutu Fraunhofer ISE dostosowywała m.in. grubość poszczególnych warstw, modyfikowali pasma wzbronione, dążąc do uzyskania jak najwyższej sprawności i współczynnika wypełnienia (Fill factor, FF).
Badanie skupiło się na przeprowadzeniu symulacji optoelektrycznej trójzłączowego ogniwa słonecznego składającego się z trzech warstw, odpowiednio: perowskitowej, perowskitowej oraz krzemowej.
Kluczowe modyfikacje i wysoka sprawność
Jak czytamy w pracy naukowej, kluczowe okazało się dostosowanie warstw poszczególnych absorberów perowskitowych w celu dopasowania prądowego między ogniwami. Jako przykład podano, że taki zabieg może potencjalnie zwiększyć gęstość prądu z 8,7 do 11,8 mA/cm2 i wydajność z 28,5 do 37,8 proc. Badacze piszą także o konieczności zmniejszenia środkowego pasma wzbronionego, aby osiągnąć dopasowanie prądu pomiędzy wszystkimi trzema ogniwami.
Po dokonaniu szeregu testów i wyeliminowaniu praktycznie do minimum absorpcji pasożytniczej (wzajemnej) naukowcy uzyskali eksperymentalną sprawność trójzłączowego ogniwa PV perowskit-perowskit-krzem na poziomie 44,3 proc. Wartość prądu zwarciowego wyniosła 14,1 mA/cm2 a napięcie obwodu otwartego (Voc) 3480 mV. Współczynnik wypełnienia w przypadku omawianego ogniwa wyniósł aż 90,1 proc.
Należy zaznaczyć, że takie ogniwo nie zostało wyprodukowane, a jedynie zasymulowane w ramach testów badawczych. Jednakże według symulacji, wyprodukowanie takiego ogniwa byłoby możliwe, jak piszą naukowcy, m.in. dzięki zastosowaniu górnej warstwy charakteryzującej się pasmem wzbronionym 1,98 eV i pasmem wzbronionym dla warstwy środkowej na poziomie 1,46 eV.
Do przeprowadzenia symulacji użyto narzędzia Sentaurus TCAD, które w innych badaniach było już wykorzystywane do opisywania właściwości optycznych tandemowych ogniw słonecznych.
Wyniki swoich dotychczasowych opracowań, niemieccy naukowcy opisali w pracy „Optoelectrical Modeling of Perovskite/Perovskite/SiliconTriple-Junction Solar Cells: Toward the Practical EfficiencyPotential” opublikowanej w RRL Solar.
Perowskity pod okiem naukowców
Potwierdzeniem tezy wysuniętej przez niemieckich badaczy są wyniki ostatnich badań australijskich naukowców, którzy tym razem wytworzyli (fizycznie) tandemowe mini-ogniwo w oparciu o perowskit w połączeniu z warstwą CIGS. Co ciekawe, jako podłoże dla omawianego ogniwa zastosowali elastyczną warstwę wykonaną ze stali nierdzewnej.
Argumentami za wykorzystaniem stali nierdzewnej w roli podłoża miał być fakt, że stal jest wytrzymała, odporna na korozję, a także jej zdolność do przewodzenia prądu elektrycznego pozwalająca wykorzystać ją jako elektrodę. Dla wyprodukowanego ogniwa, uzyskano sprawność na poziomie 18,1 proc.
Więcej na ten temat w artykule: Opracowano wysokowydajne ogniwo tandemowe na stalowym podłożu.
Radosław Błoński
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
Moja symulacja wykazała 99% sprawności ogniw.
Wejdzie kiedyś do produkcji? Ja w to raczej nie wierzę
Widać, że ten perowskit to przyszłość jeśli chodzi o technologię pv.
Czy wejdzie do produkcji? Kiedyś na pewno. Pamiętam prace nad prototypowymi telewizorami OLED w latach 90-tych. Teraz po 25 latach są oledy dostępne, choć nadal jako droższy segment, i nadal nie można ich rozwijać na ścianie jak tapety (co przewidywano w latach 90-tych jako przyszłość telewizorów).