Vallankumous aurinkoenergiassa: 33,1 % hyötysuhde uuden passivoinnin ansiosta!

Vallankumous aurinkoenergiassa: 33,1 % hyötysuhde uuden passivoinnin ansiosta!

Kansainvälinen tutkimusryhmä, johon kuuluvat King Abdullahin tiede- ja teknologiayliopisto (KAUST), Freiburgin yliopisto ja Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, on edistynyt merkittävästi perovskiitti-pii-tandem-aurinkokennojen tehokkuudessa. Näissä innovatiivisissa aurinkokennoissa yhdistyvät perovskiittinen yläkenno ja piipohjainen kenno, ja niissä käytetään edistyneitä passivointimenetelmiä tehokkuuden lisäämiseksi, joka ylittää huomattavasti aiemmin mahdollisen. Dr. Oussama Er-Raji, johtava kirjailija ja tohtorintutkija INATECHista Freiburgin yliopistossa, raportoi vaikuttavista tuloksista, jotka julkaistiin Science-lehdessä.

Perinteiset piiaurinkokennot saavuttavat 29,4 prosentin maksimihyötysuhteen, kun taas passivoidut tandem-aurinkokennot pystyivät saavuttamaan jopa 33,1 prosentin hyötysuhteen. Käsitellyissä kennoissa oli myös avoimen piirin jännite 2,01 volttia. Tämä on merkittävä edistysaskel, koska tähän mennessä käytetty passivointitekniikka rajoittui tasaisiin pintoihin. Uusi passivointimenetelmä, jossa 1,3-diaminopropaanidihydrojodidia kerrostetaan epätasaisille pinnoille, on osoittautunut ratkaisevan tärkeäksi.

Innovatiivinen passivointi tulevaisuutta varten

Passivointi ei ainoastaan ​​paranna kennojen tehokkuutta, vaan lisää myös johtavuutta ja täyttökerrointa. Erityisen huomionarvoista on, että passivointi perovskiittisissa aurinkokennoissa vaikuttaa koko kerrokseen, toisin kuin piiaurinkokennoissa, joissa se vaikuttaa vain ylempiin kerroksiin. Tämä löytö voisi toimia pohjana tulevalle tutkimukselle ja tarjoaa lupaavia mahdollisuuksia kehittää entistä tehokkaampia aurinkokennoja

Tulokset liittyvät läheisesti Fraunhoferin majakkahankkeeseen "MaNiTU" ja muihin hankkeisiin, kuten "PrEsto" ja "Perle", jotka ovat liittovaltion talous- ja energiaministeriön (BMWE) rahoittamia. Nämä hankkeet keskittyvät aurinkokennojen tehokkuuden lisäämisen lisäksi myös kestävyyteen.

Tehokkuuden ja kestävyyden yhteensopivuus

Lisäksi Fraunhofer-yrityksen tutkijat tutkivat materiaaleja, joissa on perovskiittikiderakenne, jossa he havaitsivat, että vain lyijyä sisältävät perovskiitit pystyvät saavuttamaan korkean hyötysuhteen. Vaikka nämä materiaalit ovat tällä hetkellä tehokkaita, haasteena on löytää vaihtoehtoisia, myrkyttömiä, lyijyttömiä materiaaleja. Näistä haasteista huolimatta tutkijat ovat edistyneet merkittävästi erittäin tehokkaiden demonstraattorien kehittämisessä. Esimerkkinä on silkkipainometallisoinnilla valmistettu perovskiitti-pii-tandem-aurinkokenno, jonka pinta-ala on yli 100 neliösenttimetriä.

Hankkeissa tutkitut edistyneet kierrätysprosessit voisivat mahdollistaa kiertotalouden lyijypitoisille perovskiiteille. Tämä uusien materiaalien tuotantoon ja asianmukaisten valmistusprosessien kehittämiseen liittyvä tutkimus on ratkaisevan tärkeää aurinkosähkötekniikan palauttamiseksi maailmanlaajuisen kilpailukyvyn eturintamaan.

Osana ”MaNiTUa” kehitettiin myös uusia tuotantoprosesseja, jotka mahdollistavat korkealaatuisen perovskiittiohutkalvon. Integroitu tuotantolinja käsittelee perovskiittikennojen lämpötilaherkkyyttä, mikä edellyttää tuotantoa alle 100 °C:ssa etukontaktirakenteiden laadun varmistamiseksi. Nämä tekniset edistysaskeleet osoittavat potentiaalin, jota aurinkoenergian alalla ei ole vielä täysin hyödynnetty.

Yhteenvetona voidaan todeta, että tieteellinen työ osoittaa, että perovskiitti-pii-tandem-aurinkokennojen tulevaisuus on lupaava ja että sekä tehokkuus että kestävyys ovat huomion kohteena. Tämä innovatiivinen tutkimusryhmä ehdottaa tärkeää polkua seuraavan sukupolven aurinkoteknologioille.