Forradalom a napenergiában: 33,1%-os hatásfok az új passziválásnak köszönhetően!

Forradalom a napenergiában: 33,1%-os hatásfok az új passziválásnak köszönhetően!

A King Abdullah Tudományos és Technológiai Egyetem (KAUST), a Freiburgi Egyetem és a Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE nemzetközi kutatócsoportja figyelemre méltó előrelépést ért el a perovszkit-szilícium tandem napelemek hatékonyságában. Ezek az innovatív napelemek a perovszkit felső cellát szilícium alsó cellával kombinálják, és fejlett passziválási módszereket alkalmaznak a hatékonyság növelése érdekében, amely messze meghaladja a korábban lehetségest. Dr. Oussama Er-Raji, vezető szerző és a Freiburgi Egyetem INATECH posztdoktori kutatója lenyűgöző eredményekről számol be, amelyeket a Science folyóiratban tettek közzé.

Míg a hagyományos szilícium napelemek maximálisan 29,4 százalékos hatásfokot érnek el, a passzivált tandem napelemek akár 33,1 százalékos hatásfokot is elérhettek. A kezelt cellák nyitott áramköri feszültsége is 2,01 volt. Ez jelentős előrelépés, mivel az eddig alkalmazott passziválási technológia sík felületekre korlátozódott. A passziválás új módszere, amely 1,3-diaminopropán-dihidrojodidot egyenetlen felületekre visz fel, döntő fontosságúnak bizonyult.

Innovatív passziváció a jövőért

A passziválás nemcsak a cellák hatékonyságát javítja, hanem növeli a vezetőképességet és a kitöltési tényezőt is. Ami különösen figyelemre méltó, hogy a perovszkit napelemeknél a passziváció a teljes réteget érinti, ellentétben a szilícium napelemekkel, ahol csak a felső rétegeket érinti. Ez a felfedezés a jövőbeli kutatások alapjául szolgálhat, és ígéretes kilátásokat kínál még nagyobb teljesítményű napelemek kifejlesztésére.

Az eredmények szorosan kapcsolódnak a Fraunhofer világítótorony projekthez, a „MaNiTU”-hoz és más kezdeményezésekhez, mint például a „PrEsto” és a „Perle”, amelyeket a Szövetségi Gazdasági és Energiaügyi Minisztérium (BMWE) finanszíroz. Ezek a projektek nemcsak a hatékonyság növelésére, hanem a napelemek fenntarthatóságára is összpontosítanak.

A hatékonyság és a fenntarthatóság összeegyeztethetősége

Emellett a Fraunhofer cég kutatói perovszkit kristályszerkezetű anyagokat kutatnak, ahol azt találták, hogy csak az ólomtartalmú perovszkitek képesek magas hatásfok elérésére. Bár ezek az anyagok jelenleg hatékonyak, kihívást jelent alternatív, nem mérgező, ólommentes anyagok megtalálása. E kihívások ellenére a tudósok jelentős előrelépést tettek a rendkívül hatékony demonstrátorok kifejlesztésében. Ilyen például a 100 négyzetcentimétert meghaladó területű perovszkit-szilícium tandem napelem, amelyet szitanyomásos fémezéssel készítettek.

A projektekben feltárt fejlett újrahasznosítási eljárások lehetővé tehetik az ólomtartalmú perovszkitek körkörös gazdaságát. Ez az új anyagok előállításával és a megfelelő gyártási folyamatok kidolgozásával foglalkozó kutatás kulcsfontosságú ahhoz, hogy a fotovoltaikus technológia ismét a globális versenyképesség élvonalába kerüljön.

A „MaNiTU” részeként új gyártási eljárásokat is kifejlesztettek, amelyek lehetővé teszik a kiváló minőségű perovszkit vékonyréteget. Egy integrált gyártósor kezeli a perovszkit cellák hőmérséklet-érzékenységét, amely 100 °C alatti gyártást igényel az elülső érintkezőszerkezetek minőségének biztosítása érdekében. Ezek a technológiai fejlesztések a napenergia területén még nem teljesen kiaknázott lehetőségeket demonstrálják.

Összefoglalva, a tudományos munka azt mutatja, hogy a perovszkit-szilícium tandem napelemek jövője ígéretes, és a hatékonyság és a fenntarthatóság egyaránt a középpontban van. Ez az innovatív kutatócsoport fontos utat javasol a napelemes technológiák következő generációja számára.