Revolutsioon päikeseenergias: 33,1% efektiivsus tänu uuele passiveerimisele!

Revolutsioon päikeseenergias: 33,1% efektiivsus tänu uuele passiveerimisele!

Rahvusvaheline uurimisrühm, kuhu kuuluvad King Abdullahi teaduse ja tehnoloogia ülikool (KAUST), Freiburgi ülikool ja Fraunhoferi päikeseenergiasüsteemide instituut ISE, on teinud märkimisväärseid edusamme perovskiit-räni tandempäikesepatareide efektiivsuses. Need uuenduslikud päikesepatareid ühendavad perovskiidist ülemise elemendi ja räni põhjaelemendi ning kasutavad täiustatud passiveerimismeetodeid, et saavutada tõhususe suurenemine, mis ületab tunduvalt varem võimalikku. Dr Oussama Er-Raji, Freiburgi ülikooli INATECHi juhtivautor ja järeldoktor, teatab muljetavaldavatest tulemustest, mis avaldati ajakirjas Science.

Kui tavalised ränist päikesepatareid saavutavad maksimaalse efektiivsuse 29,4 protsenti, siis passiveeritud tandempäikesepatareid suutsid saavutada kuni 33,1 protsendi kasuteguri. Töödeldud rakkudel oli ka avatud vooluahela pinge 2,01 volti. See on märkimisväärne edasiminek, kuna seni kasutatud passiveerimistehnoloogia piirdus lamedate pindadega. Uus passiveerimismeetod, mille käigus sadestatakse 1,3-diaminopropaandihüdrojodiidi ebatasastele pindadele, on osutunud ülioluliseks.

Uuenduslik passiveerimine tulevikuks

Passiveerimine mitte ainult ei paranda rakkude efektiivsust, vaid suurendab ka juhtivust ja täitetegurit. Eriti tähelepanuväärne on see, et passiveerimine perovskite päikesepatareides mõjutab kogu kihti, erinevalt räni päikesepatareidest, kus see mõjutab ainult ülemisi kihte. See avastus võib olla tulevaste uuringute aluseks ja pakub paljutõotavaid väljavaateid veelgi võimsamate päikesepatareide arendamiseks

Tulemused on tihedalt seotud Fraunhoferi tuletorniprojektiga “MaNiTU” ja teiste algatustega, nagu “PrEsto” ja “Perle”, mida rahastab föderaalne majandus- ja energeetikaministeerium (BMWE). Need projektid ei keskendu mitte ainult päikesepatareide efektiivsuse suurendamisele, vaid ka jätkusuutlikkusele.

Tõhususe ja jätkusuutlikkuse ühilduvus

Lisaks uurivad firma Fraunhofer teadlased perovskiitkristallstruktuuriga materjale, kus nad leidsid, et ainult pliid sisaldavad perovskiidid on võimelised saavutama kõrget efektiivsust. Kuigi need materjalid on praegu tõhusad, on väljakutseks alternatiivsete, mittetoksiliste pliivabade materjalide leidmine. Vaatamata nendele väljakutsetele on teadlased teinud märkimisväärseid edusamme ülitõhusate demonstraatorite väljatöötamisel. Näiteks võib tuua perovskiit-räni tandempäikesepatarei, mille pindala on üle 100 ruutsentimeetri ja mis on valmistatud siiditrüki metalliseerimisel.

Projektides uuritud täiustatud ringlussevõtu protsessid võivad võimaldada pliid sisaldavate perovskiitide ringmajandust. Uute materjalide tootmise ja sobivate tootmisprotsesside väljatöötamisega seotud teadusuuringud on üliolulised fotogalvaanilise tehnoloogia taastamiseks ülemaailmse konkurentsivõime esirinnas.

“MaNiTU” raames töötati välja ka uued tootmisprotsessid, mis võimaldavad kvaliteetset perovskiit-õhukest kilet. Integreeritud tootmisliin käsitleb perovskiitrakkude temperatuuritundlikkust, mis nõuab esiosa kontaktstruktuuride kvaliteedi tagamiseks tootmist alla 100 °C. Need tehnoloogilised edusammud näitavad potentsiaali, mida päikeseenergia valdkonnas ei ole veel täielikult ära kasutatud.

Kokkuvõttes näitab teaduslik töö, et perovskiit-räni tandempäikesepatareide tulevik on paljulubav ning fookuses on nii tõhusus kui ka jätkusuutlikkus. See uuenduslik uurimisrühm pakub välja olulise tee järgmise põlvkonna päikesetehnoloogiate jaoks.