Sprawność ogniwa z perowskitu i krzemu przebiła 30 procent
Konsorcjum holenderskich i belgijskich instytutów naukowych pochwaliło się osiągnięciem rekordowej sprawności ogniwa fotowoltaicznego łączącego tradycyjną warstwę krzemu z warstwą perowskitu. To kolejny w ostatnim czasie wynik prac naukowców pokazujący duże możliwości fotowoltaiki wykorzystującej połączenie krzemu, tradycyjnie stosowanego do produkcji ogniw PV, oraz perowskitów.
Dołączenie warstwy perowskitowej pokazuje, że możliwe staje się przekroczenie teoretycznej maksymalnej sprawności ogniwa wykonanego wyłącznie z krzemu, która wynosi około 29,4 proc.
Dodatkowa warstwa pozwala na absorbowanie innych spektrów światła, w efekcie czego możliwe staje się przekroczenie sprawności konwersji światła słonecznego w energię elektryczną do ponad 30 proc.
Psychologiczna bariera pokonana
W ubiegłym roku granicę 30 proc. przekroczyli m.in. naukowcy z Korei Południowej, którzy w przekazanym do testów ogniwie wykorzystali warstwę krzemu i perowskitu. Dołożyli jednak zapewniającą lepszą sprawność warstwę ogniwa wielozłączowego (HJT) zawierającego dodatkowe rodzaje półprzewodników.
Kilka miesięcy temu przekroczeniem bariery 30 proc. pochwalili się naukowcy z Politechniki w Lozannie. Naukowcom ze Szwajcarii udało się opracować ogniwo perowskitowo-krzemowe, którego sprawność w testach przeprowadzonych przez amerykański federalny instytut NREL wyniosła 31,25 proc.
– Pokonaliśmy psychologiczną barierę. Granica 30 proc. była już przekraczana dzięki innym materiałom, głównie półprzewodnikom z grup III–V, jednak te materiały i procesy wykorzystane do ich zastosowania są zbyt drogie, aby rozwijać transformację energetyczną – ogniwa wykonane z ich udziałem są tysiąc razy droższe od ogniw krzemowych. Nasze wyniki są pierwszymi, które pokazują, że bariera 30 proc. może zostać przekroczona z wykorzystaniem tanich materiałów i procesów, które mogą otworzyć nowe perspektywy dla fotowoltaiki – komentował Christophe Ballif z EPFL.
Kolejna udana próba
Teraz postępami w budowie tandemowych ogniw z perowskitu i krzemu pochwalili się holenderscy i belgijscy naukowcy z konsorcjum Solliance.
Naukowcy z Beneluksu ogłosili, że po raz pierwszy udało im się przekroczyć granicę 30 proc. sprawności 4-terminalowego ogniwa złożonego z warstwy perowskitu oraz warstwy krzemowej.
Solliance podkreśla, że 4-terminalowa architektura ogniwa zapewnia niezależną pracę górnej i dolnej warstwy ogniwa, a także umożliwia szybką integrację z różnego rodzaju ogniwami, w tym cienkowarstwowymi, ogniwami krystalicznymi PERC czy dającymi szansę na zwiększenie ogólnej sprawności ogniwami nowej generacji, takimi jak TOPCon czy HJT – bez konieczności wprowadzania większych modyfikacji w budowie całego ogniwa.
Dodatkowo taka budowa ma pozwalać na tworzenie ogniw generujących energię elektryczną także od tylnej strony, co zapewnia dodatkowe uzyski.
Wyjść z laboratorium
Rekordowe ogniwo o ogólnej sprawności 30,1 proc., którego budowę ogłosiło Solliance, składa się z charakteryzującej się dużą transparentnością warstwy perowskitowej o sprawności 19,7 proc., którą potwierdził w badaniach włoski instytut ESTI. Na warstwę perowskitu nałożono warstwę krzemu, którego sprawność wyniosła 10,4 proc.
Sprawność przekraczającą 30 proc. osiągnięto jednak na razie na bardzo małych próbkach ogniwa. Rozmiar warstwy krzemowej wyniósł tylko 3×3 mm2, a warstwa krzemowa miała 20×20 mm2.
Naukowcy z Solliance podkreślają, że teraz potrzebne jest wykorzystanie zdobytej dotychczas wiedzy w wiekszej skali, aby zwiększając rozmiar ogniw perowskitowych, nie tracić wysokiej sprawności. Na tym etapie firma zamierza nawiązać współpracę z przemysłem, dzięki czemu chce doprowadzić do rozpoczęcia seryjnej produkcji ogniw perowskitowo-krzemowych o sprawności przekraczającej 30 proc.
redakcja@gramwzielone.pl
© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.
