Revolucija u solarnoj energiji: 33,1% učinkovitosti zahvaljujući novoj pasivizaciji!

Revolucija u solarnoj energiji: 33,1% učinkovitosti zahvaljujući novoj pasivizaciji!

Međunarodni istraživački tim koji uključuje Sveučilište za znanost i tehnologiju kralja Abdullaha (KAUST), Sveučilište u Freiburgu i Fraunhoferov institut za solarne energetske sustave ISE postigao je značajan napredak u učinkovitosti tandemskih solarnih ćelija perovskita i silicija. Ove inovativne solarne ćelije kombiniraju perovskitnu gornju ćeliju sa silikonskom donjom ćelijom i koriste napredne metode pasivizacije za postizanje povećanja učinkovitosti koje daleko premašuje ono što je prije bilo moguće. Dr. Oussama Er-Raji, glavni autor i postdoktorand na INATECH-u na Sveučilištu u Freiburgu, izvještava o impresivnim rezultatima koji su objavljeni u časopisu Science.

Dok konvencionalne silicijske solarne ćelije postižu maksimalnu učinkovitost od 29,4 posto, pasivizirane tandemske solarne ćelije uspjele su postići učinkovitost do 33,1 posto. Tretirane stanice također su imale napon otvorenog kruga od 2,01 volta. Ovo je značajan napredak jer je dosad korištena tehnologija pasivizacije bila ograničena na ravne površine. Ključnom se pokazala nova metoda pasivizacije, taloženjem 1,3-diaminopropan dihidrojodida na neravne površine.

Inovativna pasivizacija za budućnost

Pasivacija ne samo da poboljšava učinkovitost ćelija, već također povećava vodljivost i faktor punjenja. Ono što je posebno vrijedno istaknuti je da pasivizacija kod perovskitnih solarnih ćelija utječe na cijeli sloj, za razliku od silicijskih solarnih ćelija gdje djeluje samo na gornje slojeve. Ovo otkriće moglo bi poslužiti kao osnova za buduća istraživanja i nudi obećavajuće izglede za razvoj još snažnijih solarnih ćelija

Rezultati su usko povezani s projektom svjetionika Fraunhofer “MaNiTU” i drugim inicijativama kao što su “PrEsto” i “Perle”, koje financira Savezno ministarstvo za gospodarstvo i energiju (BMWE). Ovi projekti usmjereni su ne samo na povećanje učinkovitosti, već i na održivost solarnih ćelija.

Kompatibilnost učinkovitosti i održivosti

Osim toga, istraživači tvrtke Fraunhofer istražuju materijale s kristalnom strukturom perovskita, gdje su otkrili da samo perovskiti koji sadrže olovo mogu postići visoku učinkovitost. Iako su ti materijali trenutno učinkoviti, izazov leži u pronalaženju alternativnih, netoksičnih materijala bez olova. Unatoč ovim izazovima, znanstvenici su značajno napredovali u razvoju visoko učinkovitih demonstratora. Primjer je perovskit-silicijska tandem solarna ćelija površine preko 100 četvornih centimetara, izrađena metalizacijom sitotiskom.

Napredni procesi recikliranja istraženi u projektima mogli bi omogućiti kružno gospodarstvo za perovskite koji sadrže olovo. Ovo istraživanje, koje se bavi proizvodnjom novih materijala i razvojem odgovarajućih proizvodnih procesa, ključno je za povratak fotonaponske tehnologije na čelo globalne konkurentnosti.

U sklopu “MaNiTU” razvijeni su i novi proizvodni procesi koji omogućuju visokokvalitetni tanki film perovskita. Integrirana proizvodna linija bavi se temperaturnom osjetljivošću perovskitnih ćelija, što zahtijeva proizvodnju ispod 100 °C kako bi se osigurala kvaliteta prednjih kontaktnih struktura. Ova tehnološka dostignuća pokazuju potencijal koji još nije u potpunosti iskorišten u području solarne energije.

Ukratko, znanstveni rad pokazuje da je budućnost perovskit-silicij tandem solarnih ćelija obećavajuća i da su učinkovitost i održivost u fokusu. Ovaj inovativni istraživački tim predlaže važan put za sljedeću generaciju solarnih tehnologija.