Tak można zwiększyć sprawność tandemowych ogniw słonecznych

Ostatnie badania amerykańskich i południowokoreańskich naukowców dowiodły, że zastosowanie specjalnej folii polimerowej przy budowie tandemowego ogniwa perowskit-krzem pozwala zwiększyć jego sprawność z 22,48 proc. do 23,50 proc. Ich zdaniem to ważny krok w kierunku komercjalizacji tandemowych ogniw słonecznych.

Amerykańscy naukowcy z Uniwersytetu w Pittsburghu oraz południowokoreańscy badacze z Narodowego Instytutu Nauki i Technologii Ulsan opracowali specjalną antyrefleksyjną folię polimerową, która pozwoliła na zwiększenie końcowej sprawności ogniwa tandemowego perowskit-krzem o ponad jeden punkt proc.

Jednym z większych problemów przy budowie tego typu ogniw jest to, że światło docierające do powierzchni ogniwa jest w dużej mierze rozpraszane i nie jest konwertowane na energię elektryczną z oczekiwaną sprawnością.

REKLAMA

Powłoka antyrefleksyjna na pomoc

Opracowana przez badaczy folia pełniąca funkcję teksturowanej powłoki antyrefleksyjnej (textured antireflective coating – ARC) ma pomóc w rozwiązaniu wskazanego problemu. Jej główne cechy powinny skupiać się wokół niskiego współczynnika odbicia światła od powierzchni oraz zdolności do przekształcania potencjalnie degradującego światła UV na użyteczne światło widzialne.

 

W swojej pracy naukowcy podkreślają, że badania nad tzw. efektywną drogą optyczną ogniwa tandemowego jest istotne z punktu widzenia jego sprawności. Odpowiednio skonstruowana droga optyczna ma na celu zminimalizowanie strat wynikających z odbicia fotonów (światła) od powierzchni perowskitu.

Okazuje się, że nawet 18,4 proc. promieniowania padającego na tandemowe ogniwo bez dobrze zaprojektowanej drogi optycznej ulega odbiciu na granicy powietrze-powierzchnia perowskitu, przez co dochodzi do strat w konwersji promieniowania na energię elektryczną.

REKLAMA

 Dodatek luminoforów

Badacze zaprojektowali i stworzyli wielofunkcyjną folię na bazie poli(dimetylosiloksanu) (PDMS) domieszkowaną luminoforami na bazie krzemianów o średnicy od 3 do 10 μm, które przekształcają światło UV w światło widzialne.

Wykazao jednak, że dodatek luminoforów powoduje zwiększenie współczynnika odbicia, co było zjawiskiem niepożądanym. Dodatek nanocząsteczek SiO2 o średnicy 100 nm pozwolił na skompensowanie strat wynikających z dodatku luminoforów poprzez zwiększenie przepuszczalności, co końcowo dało wynik zadowalający.

Ogniwa tandemowe

W porównaniu do czystej folii PDMS teksturowana folia kompozytowa zwiększyła sprawność ogniwa tandemowego perowskit/Si z 22,48 proc. do 23,50 proc. Ogniwo było również w stanie zachować 91 proc. swojej początkowej wydajności po 120 godzinach, podczas gdy urządzenie referencyjne bez folii zachowało tylko 50 proc. swojej wydajności po 20 godzinach.

O ogniwach tandemowych i technologiach ich rozwoju mówi się coraz więcej w ostatnim czasie i pojawią się informacje, że w przyszłości mają powstawać linie technologiczne przystosowane do budowy tego typu ogniw.

Niedawno REC Group ogłosił, że wybuduje gigafabrykę modułów fotowoltaicznych o rocznej zdolności produkcyjnej 2 GW. Fabryka będzie w 95 proc. zautomatyzowana, a jej linie produkcyjne w przyszłości będą kompatybilne z technologią budowy ogniw tandemowych HJT-perovskite.

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.