Revolution inden for solenergi: 33,1 % effektivitet takket være ny passivering!

Revolution inden for solenergi: 33,1 % effektivitet takket være ny passivering!

Et internationalt forskerhold, der involverer King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), University of Freiburg og Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, har gjort bemærkelsesværdige fremskridt i effektiviteten af ​​perovskit-silicium tandem solceller. Disse innovative solceller kombinerer en perovskit-topcelle med en siliciumbundcelle og bruger avancerede passiveringsmetoder for at opnå effektivitetsforøgelser, der langt overstiger, hvad der tidligere var muligt. Dr. Oussama Er-Raji, hovedforfatter og postdoc-forsker ved INATECH ved universitetet i Freiburg, rapporterer om imponerende resultater, der blev offentliggjort i tidsskriftet Science.

Mens konventionelle siliciumsolceller maksimalt opnår 29,4 procent effektivitet, var de passiverede tandemsolceller i stand til at opnå effektiviteter på op til 33,1 procent. De behandlede celler havde også en åben kredsløbsspænding på 2,01 volt. Dette er et betydeligt fremskridt, da den passiveringsteknologi, der hidtil er blevet brugt, var begrænset til flade overflader. Den nye passiveringsmetode, ved at afsætte 1,3-diaminopropandihydroiodid på ujævne overflader, har vist sig at være afgørende.

Innovativ passivering for fremtiden

Passivering forbedrer ikke kun cellernes effektivitet, men øger også ledningsevnen og fyldningsfaktoren. Særligt bemærkelsesværdigt er, at passivering i perovskitsolceller påvirker hele laget, i modsætning til siliciumsolceller, hvor det kun påvirker de øverste lag. Denne opdagelse kan tjene som grundlag for fremtidig forskning og giver lovende udsigter til udviklingen af ​​endnu kraftigere solceller

Resultaterne er tæt knyttet til Fraunhofer fyrtårnsprojektet "MaNiTU" og andre initiativer såsom "PrEsto" og "Perle", som er finansieret af det føderale ministerium for økonomiske anliggender og energi (BMWE). Disse projekter fokuserer ikke kun på at øge effektiviteten, men også på solcellernes bæredygtighed.

Forenelighed mellem effektivitet og bæredygtighed

Derudover forsker forskere hos firmaet Fraunhofer i materialer med en perovskitkrystalstruktur, hvor de fandt ud af, at kun blyholdige perovskitter er i stand til at opnå høj effektivitet. Selvom disse materialer i øjeblikket er effektive, ligger en udfordring i at finde alternative, ikke-giftige, blyfrie materialer. På trods af disse udfordringer har videnskabsmænd gjort betydelige fremskridt med at udvikle højeffektive demonstratorer. Et eksempel er en tandemsolcelle af perovskit-silicium med et areal på over 100 kvadratcentimeter, fremstillet ved silketrykmetallisering.

De avancerede genbrugsprocesser, der er udforsket i projekterne, kunne muliggøre en cirkulær økonomi for blyholdige perovskitter. Denne forskning, der beskæftiger sig med produktion af nye materialer og udvikling af passende fremstillingsprocesser, er afgørende for at bringe fotovoltaisk teknologi tilbage til forkant med global konkurrenceevne.

Som en del af "MaNiTU" blev der også udviklet nye produktionsprocesser, der muliggør en perovskit tynd film af høj kvalitet. En integreret produktionslinje adresserer perovskitcellernes temperaturfølsomhed, hvilket kræver produktion under 100 °C for at sikre kvaliteten af ​​frontkontaktstrukturerne. Disse teknologiske fremskridt viser det potentiale, der endnu ikke er fuldt udnyttet inden for solenergi.

Sammenfattende viser det videnskabelige arbejde, at fremtiden for perovskit-silicium tandem solceller er lovende, og at både effektivitet og bæredygtighed er i fokus. Dette innovative forskerhold foreslår en vigtig vej for den næste generation af solteknologier.