Saulės energijos revoliucija: 33,1% efektyvumas dėl naujo pasyvavimo!

Saulės energijos revoliucija: 33,1% efektyvumas dėl naujo pasyvavimo!

Tarptautinė tyrimų grupė, kurioje dalyvavo Karaliaus Abdullah mokslo ir technologijos universitetas (KAUST), Freiburgo universitetas ir Fraunhoferio saulės energijos sistemų institutas ISE, padarė didelę pažangą perovskito ir silicio tandeminių saulės elementų efektyvumo srityje. Šie novatoriški saulės elementai sujungia perovskito viršutinį elementą su silicio apatiniu elementu ir naudoja pažangius pasyvavimo metodus, kad padidintų efektyvumą, kuris gerokai viršija tai, kas buvo įmanoma anksčiau. Dr. Oussama Er-Raji, Freiburgo universiteto INATECH pagrindinis autorius ir doktorantūros tyrėjas, praneša apie įspūdingus rezultatus, kurie buvo paskelbti žurnale Science.

Įprasti silicio saulės elementai pasiekia maksimalų 29,4 proc. efektyvumą, o pasyvuoti tandeminiai saulės elementai galėjo pasiekti iki 33,1 proc. Apdorotos ląstelės taip pat turėjo 2, 01 volto atviros grandinės įtampą. Tai reikšminga pažanga, nes iki šiol taikyta pasyvavimo technologija buvo taikoma tik plokštiems paviršiams. Naujasis pasyvavimo būdas, kai 1,3-diaminopropano dihidrojodidas nusodinamas ant nelygių paviršių, pasirodė esąs itin svarbus.

Inovatyvus pasyvavimas ateičiai

Pasyvavimas ne tik pagerina ląstelių efektyvumą, bet ir padidina laidumą bei užpildymo koeficientą. Ypač pažymėtina, kad perovskito saulės elementų pasyvavimas veikia visą sluoksnį, priešingai nei silicio saulės elementų, kur jis veikia tik viršutinius sluoksnius. Šis atradimas galėtų būti pagrindas būsimiems tyrimams ir suteikia daug žadančių perspektyvų kurti dar galingesnius saulės elementus

Rezultatai glaudžiai susiję su Fraunhoferio švyturio projektu „MaNiTU“ ir kitomis iniciatyvomis, tokiomis kaip „PrEsto“ ir „Perle“, kurias finansuoja Federalinė ekonomikos ir energetikos ministerija (BMWE). Šiuose projektuose pagrindinis dėmesys skiriamas ne tik saulės elementų efektyvumo didinimui, bet ir tvarumui.

Efektyvumo ir tvarumo suderinamumas

Be to, Fraunhofer kompanijos mokslininkai tiria medžiagas su perovskito kristalų struktūra, kur jie nustatė, kad tik švino turintys perovskitai gali pasiekti aukštą efektyvumą. Nors šios medžiagos šiuo metu yra veiksmingos, sunku rasti alternatyvių, netoksiškų, bešvinių medžiagų. Nepaisant šių iššūkių, mokslininkai padarė didelę pažangą kurdami labai efektyvius demonstravimo įrenginius. Pavyzdys yra perovskito ir silicio tandeminis saulės elementas, kurio plotas viršija 100 kvadratinių centimetrų, pagamintas šilkografijos metalizavimo būdu.

Projektuose išnagrinėti pažangūs perdirbimo procesai galėtų sudaryti sąlygas švino turintiems perovskitams sukurti žiedinę ekonomiką. Šis tyrimas, susijęs su naujų medžiagų gamyba ir atitinkamų gamybos procesų kūrimu, yra labai svarbus siekiant, kad fotovoltinės technologijos vėl taptų pasaulinio konkurencingumo priešakyje.

Kaip „MaNiTU“ dalis, taip pat buvo sukurti nauji gamybos procesai, leidžiantys sukurti aukštos kokybės perovskito ploną plėvelę. Integruota gamybos linija sprendžia perovskito elementų jautrumą temperatūrai, todėl norint užtikrinti priekinių kontaktinių konstrukcijų kokybę, reikia gaminti žemesnėje nei 100 °C temperatūroje. Ši technologinė pažanga parodo potencialą, kuris dar nėra visiškai išnaudotas saulės energijos srityje.

Apibendrinant galima pasakyti, kad mokslinis darbas rodo, kad perovskito ir silicio tandeminių saulės elementų ateitis yra daug žadanti ir kad pagrindinis dėmesys skiriamas efektyvumui ir tvarumui. Ši novatoriška tyrimų grupė siūlo svarbų kelią naujos kartos saulės technologijoms.