Επανάσταση στην ηλιακή ενέργεια: 33,1% απόδοση χάρη στη νέα παθητικοποίηση!

Επανάσταση στην ηλιακή ενέργεια: 33,1% απόδοση χάρη στη νέα παθητικοποίηση!

Μια διεθνής ερευνητική ομάδα που περιλαμβάνει το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah (KAUST), το Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ και το Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE έχει σημειώσει αξιοσημείωτη πρόοδο στην αποτελεσματικότητα των διαδοχικών ηλιακών κυψελών περοβσκίτη-πυριτίου. Αυτά τα καινοτόμα ηλιακά κύτταρα συνδυάζουν μια άνω κυψέλη περοβσκίτη με μια κυψέλη πυθμένα από σιλικόνη και χρησιμοποιούν προηγμένες μεθόδους παθητικοποίησης για να επιτύχουν αυξήσεις στην απόδοση που υπερβαίνουν κατά πολύ αυτό που ήταν προηγουμένως δυνατό. Ο Δρ Oussama Er-Raji, επικεφαλής συγγραφέας και μεταδιδακτορικός ερευνητής στο INATECH στο Πανεπιστήμιο του Φράιμπουργκ, αναφέρει εντυπωσιακά αποτελέσματα που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science.

Ενώ οι συμβατικές ηλιακές κυψέλες πυριτίου επιτυγχάνουν μέγιστη απόδοση 29,4 τοις εκατό, οι παθητικοποιημένες σειρές ηλιακών κυψελών κατάφεραν να επιτύχουν απόδοση έως και 33,1 τοις εκατό. Τα επεξεργασμένα κύτταρα είχαν επίσης τάση ανοιχτού κυκλώματος 2,01 βολτ. Πρόκειται για μια σημαντική πρόοδο, καθώς η τεχνολογία παθητικοποίησης που χρησιμοποιήθηκε μέχρι τώρα περιοριζόταν σε επίπεδες επιφάνειες. Η νέα μέθοδος παθητικοποίησης, με την εναπόθεση διυδροϊωδιούχου 1,3-διαμινοπροπανίου σε ανώμαλες επιφάνειες, έχει αποδειχθεί καθοριστική.

Καινοτόμος παθητικοποίηση για το μέλλον

Η παθητικοποίηση όχι μόνο βελτιώνει την απόδοση των κυττάρων, αλλά αυξάνει επίσης την αγωγιμότητα και τον παράγοντα πλήρωσης. Αυτό που είναι ιδιαίτερα αξιοσημείωτο είναι ότι η παθητικοποίηση στα ηλιακά κύτταρα περοβσκίτη επηρεάζει ολόκληρο το στρώμα, σε αντίθεση με τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου όπου επηρεάζει μόνο τα ανώτερα στρώματα. Αυτή η ανακάλυψη θα μπορούσε να χρησιμεύσει ως βάση για μελλοντική έρευνα και προσφέρει ελπιδοφόρες προοπτικές για την ανάπτυξη ακόμη πιο ισχυρών ηλιακών κυψελών

Τα αποτελέσματα σχετίζονται στενά με το έργο του φάρου Fraunhofer «MaNiTU» και άλλες πρωτοβουλίες όπως το «PrEsto» ​​και το «Perle», που χρηματοδοτούνται από το Ομοσπονδιακό Υπουργείο Οικονομικών Υποθέσεων και Ενέργειας (BMWE). Αυτά τα έργα επικεντρώνονται όχι μόνο στην αύξηση της απόδοσης αλλά και στη βιωσιμότητα των ηλιακών κυψελών.

Συμβατότητα αποτελεσματικότητας και βιωσιμότητας

Επιπλέον, ερευνητές της εταιρείας Fraunhofer ερευνούν υλικά με κρυσταλλική δομή περοβσκίτη, όπου διαπίστωσαν ότι μόνο περοβσκίτες που περιέχουν μόλυβδο μπορούν να επιτύχουν υψηλές αποδόσεις. Αν και αυτά τα υλικά είναι επί του παρόντος αποτελεσματικά, μια πρόκληση έγκειται στην εύρεση εναλλακτικών, μη τοξικών υλικών χωρίς μόλυβδο. Παρά αυτές τις προκλήσεις, οι επιστήμονες έχουν σημειώσει σημαντική πρόοδο στην ανάπτυξη υψηλής απόδοσης επίδειξης. Ένα παράδειγμα είναι ένα διπλό ηλιακό κύτταρο περοβσκίτη-πυριτίου με εμβαδόν πάνω από 100 τετραγωνικά εκατοστά, κατασκευασμένο με επιμετάλλωση με μεταξοτυπία.

Οι προηγμένες διαδικασίες ανακύκλωσης που διερευνήθηκαν στα έργα θα μπορούσαν να επιτρέψουν μια κυκλική οικονομία για περοβσκίτες που περιέχουν μόλυβδο. Αυτή η έρευνα, που αφορά την παραγωγή νέων υλικών και την ανάπτυξη κατάλληλων διαδικασιών παραγωγής, είναι ζωτικής σημασίας για να επαναφέρει τη φωτοβολταϊκή τεχνολογία στην πρώτη γραμμή της παγκόσμιας ανταγωνιστικότητας.

Ως μέρος του "MaNiTU", αναπτύχθηκαν επίσης νέες διαδικασίες παραγωγής που επιτρέπουν ένα λεπτό φιλμ περοβσκίτη υψηλής ποιότητας. Μια ολοκληρωμένη γραμμή παραγωγής αντιμετωπίζει την ευαισθησία στη θερμοκρασία των κυψελών περοβσκίτη, η οποία απαιτεί παραγωγή κάτω από 100 °C για να διασφαλιστεί η ποιότητα των μπροστινών δομών επαφής. Αυτές οι τεχνολογικές εξελίξεις καταδεικνύουν τις δυνατότητες που δεν έχουν ακόμη αξιοποιηθεί πλήρως στον τομέα της ηλιακής ενέργειας.

Συνοπτικά, η επιστημονική εργασία δείχνει ότι το μέλλον των διαδοχικών ηλιακών κυψελών περοβσκίτη-πυριτίου είναι πολλά υποσχόμενο και ότι τόσο η αποτελεσματικότητα όσο και η βιωσιμότητα βρίσκονται στο επίκεντρο. Αυτή η καινοτόμος ερευνητική ομάδα προτείνει ένα σημαντικό μονοπάτι για την επόμενη γενιά ηλιακών τεχνολογιών.