Revolusjon innen solenergi: 33,1 % effektivitet takket være ny passivering!

Revolusjon innen solenergi: 33,1 % effektivitet takket være ny passivering!

Et internasjonalt forskerteam som involverer King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), University of Freiburg og Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE har gjort bemerkelsesverdige fremskritt i effektiviteten til perovskitt-silisium tandem solceller. Disse innovative solcellene kombinerer en perovskitt-toppcelle med en silisiumbunncelle og bruker avanserte passiveringsmetoder for å oppnå effektivitetsøkninger som langt overgår det som tidligere var mulig. Dr. Oussama Er-Raji, hovedforfatter og postdoktor ved INATECH ved Universitetet i Freiburg, rapporterer om imponerende resultater som ble publisert i tidsskriftet Science.

Mens konvensjonelle silisiumsolceller oppnår maksimalt 29,4 prosent effektivitet, kunne de passiverte tandemsolcellene oppnå effektiviteter på opptil 33,1 prosent. De behandlede cellene hadde også en åpen kretsspenning på 2,01 volt. Dette er et betydelig fremskritt siden passiveringsteknologien som er brukt så langt var begrenset til flate overflater. Den nye passiveringsmetoden, ved å avsette 1,3-diaminopropandihydrojodid på ujevne overflater, har vist seg å være avgjørende.

Innovativ passivering for fremtiden

Passivering forbedrer ikke bare effektiviteten til cellene, men øker også ledningsevnen og fyllfaktoren. Det som er spesielt bemerkelsesverdig er at passivering i perovskittsolceller påvirker hele laget, i motsetning til silisiumsolceller hvor det kun påvirker de øvre lagene. Denne oppdagelsen kan tjene som grunnlag for fremtidig forskning og gir lovende muligheter for utvikling av enda kraftigere solceller

Resultatene er nært knyttet til Fraunhofer fyrtårnprosjektet «MaNiTU» og andre initiativer som «PrEsto» ​​og «Perle», som er finansiert av Federal Ministry for Economic Affairs and Energy (BMWE). Disse prosjektene fokuserer ikke bare på å øke effektiviteten, men også på bærekraften til solceller.

Kompatibilitet mellom effektivitet og bærekraft

I tillegg forsker forskere ved Fraunhofer-selskapet på materialer med en perovskittkrystallstruktur, hvor de fant at kun blyholdige perovskitter er i stand til å oppnå høy effektivitet. Selv om disse materialene for tiden er effektive, ligger en utfordring i å finne alternative, giftfrie, blyfrie materialer. Til tross for disse utfordringene har forskere gjort betydelige fremskritt med å utvikle svært effektive demonstratorer. Et eksempel er en perovskitt-silisium-tandemsolcelle med et areal på over 100 kvadratcentimeter, laget ved silketrykkmetallisering.

De avanserte resirkuleringsprosessene som er utforsket i prosjektene kan muliggjøre en sirkulær økonomi for blyholdige perovskitter. Denne forskningen, opptatt av produksjon av nye materialer og utvikling av passende produksjonsprosesser, er avgjørende for å bringe solcelleteknologi tilbake til forkant av global konkurranseevne.

Som en del av "MaNiTU" ble det også utviklet nye produksjonsprosesser som muliggjør en høykvalitets perovskitt tynn film. En integrert produksjonslinje tar for seg temperaturfølsomheten til perovskittcellene, som krever produksjon under 100 °C for å sikre kvaliteten på frontkontaktstrukturene. Disse teknologiske fremskrittene viser potensialet som ennå ikke er fullt utnyttet innen solenergi.

Oppsummert viser det vitenskapelige arbeidet at fremtiden for perovskitt-silisium tandemsolceller er lovende og at både effektivitet og bærekraft står i fokus. Dette innovative forskerteamet foreslår en viktig vei for neste generasjon solenergiteknologi.