Революция в слънчевата енергия: 33,1% ефективност благодарение на нова пасивация!

Революция в слънчевата енергия: 33,1% ефективност благодарение на нова пасивация!

Международен изследователски екип, включващ Университета за наука и технологии на крал Абдула (KAUST), Университета на Фрайбург и Института Фраунхофер за слънчеви енергийни системи ISE, постигна забележителен напредък в ефективността на тандемните слънчеви клетки перовскит-силиций. Тези иновативни слънчеви клетки съчетават перовскитна горна клетка със силиконова долна клетка и използват усъвършенствани методи за пасивиране, за да постигнат увеличения на ефективността, които далеч надхвърлят това, което беше възможно преди. Д-р Усама Ер-Раджи, водещ автор и постдокторант в INATECH към Университета на Фрайбург, съобщава за впечатляващи резултати, публикувани в списание Science.

Докато конвенционалните силициеви слънчеви клетки постигат максимална ефективност от 29,4 процента, пасивираните тандемни слънчеви клетки успяха да постигнат ефективност до 33,1 процента. Третираните клетки също имат напрежение на отворена верига от 2,01 волта. Това е значителен напредък, тъй като технологията за пасивиране, използвана досега, беше ограничена до плоски повърхности. Новият метод на пасивиране, чрез отлагане на 1,3-диаминопропан дихидройодид върху неравни повърхности, се оказа решаващ.

Иновативна пасивация за бъдещето

Пасивацията не само подобрява ефективността на клетките, но също така увеличава проводимостта и фактора на запълване. Особено забележително е, че пасивацията в перовскитните слънчеви клетки засяга целия слой, за разлика от силициевите слънчеви клетки, където засяга само горните слоеве. Това откритие може да послужи като основа за бъдещи изследвания и предлага обещаващи перспективи за разработването на още по-мощни слънчеви клетки

Резултатите са тясно свързани с проекта за фара Fraunhofer „MaNiTU“ и други инициативи като „PrEsto“ и „Perle“, които се финансират от Федералното министерство на икономиката и енергетиката (BMWE). Тези проекти се фокусират не само върху повишаване на ефективността, но и върху устойчивостта на слънчевите клетки.

Съвместимост на ефективност и устойчивост

В допълнение, изследователи от компанията Fraunhofer изследват материали с кристална структура на перовскит, където са открили, че само перовскитите, съдържащи олово, могат да постигнат висока ефективност. Въпреки че тези материали понастоящем са ефективни, предизвикателството е намирането на алтернативни, нетоксични материали без олово. Въпреки тези предизвикателства учените постигнаха значителен напредък в разработването на високоефективни демонстратори. Пример е перовскитно-силиконова тандемна соларна клетка с площ над 100 квадратни сантиметра, направена чрез ситопечатна метализация.

Усъвършенстваните процеси на рециклиране, изследвани в проектите, биха могли да позволят кръгова икономика за перовскити, съдържащи олово. Това изследване, свързано с производството на нови материали и разработването на подходящи производствени процеси, е от решаващо значение за връщането на фотоволтаичната технология обратно в челните редици на глобалната конкурентоспособност.

Като част от “MaNiTU” бяха разработени и нови производствени процеси, които позволяват висококачествен тънък филм от перовскит. Интегрирана производствена линия се справя с температурната чувствителност на перовскитните клетки, което изисква производство под 100 °C, за да се гарантира качеството на предните контактни структури. Тези технологични постижения демонстрират потенциала, който все още не е напълно използван в областта на слънчевата енергия.

В обобщение, научната работа показва, че бъдещето на тандемните слънчеви клетки перовскит-силиций е обещаващо и че ефективността и устойчивостта са на фокус. Този новаторски изследователски екип предлага важен път за следващото поколение слънчеви технологии.