Rewolucja w energii słonecznej: wydajność 33,1% dzięki nowej pasywacji!

Rewolucja w energii słonecznej: wydajność 33,1% dzięki nowej pasywacji!

Międzynarodowy zespół badawczy, w skład którego wchodzą Uniwersytet Naukowo-Technologiczny Króla Abdullaha (KAUST), Uniwersytet we Fryburgu i Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE, poczynił niezwykłe postępy w zakresie wydajności tandemowych ogniw słonecznych perowskitowo-krzemowych. Te innowacyjne ogniwa słoneczne łączą górne ogniwo perowskitowe z dolnym ogniwem krzemowym i wykorzystują zaawansowane metody pasywacji, aby osiągnąć wzrost wydajności znacznie przekraczający to, co było wcześniej możliwe. Dr Oussama Er-Raji, główny autor i badacz ze stopniem doktora w INATECH na Uniwersytecie we Fryburgu, ogłasza imponujące wyniki, które opublikowano w czasopiśmie Science.

Podczas gdy konwencjonalne krzemowe ogniwa słoneczne osiągają maksymalnie 29,4% sprawności, pasywowane tandemowe ogniwa słoneczne były w stanie osiągnąć sprawność aż do 33,1%. Traktowane ogniwa miały również napięcie w obwodzie otwartym wynoszące 2,01 wolta. Jest to znaczący postęp, gdyż dotychczas stosowana technologia pasywacji ograniczała się do powierzchni płaskich. Kluczowa okazała się nowa metoda pasywacji, polegająca na osadzaniu diwodorowodorku 1,3-diaminopropanu na nierównych powierzchniach.

Innowacyjna pasywacja przyszłości

Pasywacja nie tylko poprawia wydajność ogniw, ale także zwiększa przewodność i współczynnik wypełnienia. Co szczególnie godne uwagi, pasywacja w perowskitowych ogniwach słonecznych wpływa na całą warstwę, w przeciwieństwie do krzemowych ogniw słonecznych, gdzie dotyczy tylko górnych warstw. Odkrycie to może posłużyć za podstawę do przyszłych badań i oferuje obiecujące perspektywy rozwoju jeszcze potężniejszych ogniw słonecznych

Wyniki są ściśle powiązane z projektem latarni morskiej Fraunhofer „MaNiTU” i innymi inicjatywami, takimi jak „PrEsto” i „Perle”, które są finansowane przez Federalne Ministerstwo Spraw Gospodarczych i Energii (BMWE). Projekty te skupiają się nie tylko na zwiększeniu wydajności, ale także na zrównoważonym rozwoju ogniw słonecznych.

Zgodność wydajności i zrównoważonego rozwoju

Ponadto naukowcy z firmy Fraunhofer prowadzą badania nad materiałami o strukturze krystalicznej perowskitu i odkryli, że tylko perowskity zawierające ołów są w stanie osiągnąć wysoką wydajność. Chociaż materiały te są obecnie skuteczne, wyzwaniem jest znalezienie alternatywnych, nietoksycznych i niezawierających ołowiu materiałów. Pomimo tych wyzwań naukowcy poczynili znaczne postępy w opracowywaniu wysoce wydajnych demonstratorów. Przykładem jest tandemowe ogniwo słoneczne perowskitowo-krzemowe o powierzchni ponad 100 centymetrów kwadratowych, wykonane metodą metalizacji metodą sitodruku.

Zaawansowane procesy recyklingu zbadane w ramach projektów mogą umożliwić gospodarkę o obiegu zamkniętym w przypadku perowskitów zawierających ołów. Badania te, dotyczące produkcji nowych materiałów i opracowania odpowiednich procesów produkcyjnych, mają kluczowe znaczenie dla przywrócenia technologii fotowoltaicznej na czoło światowej konkurencyjności.

W ramach „MaNiTU” opracowano także nowe procesy produkcyjne, które umożliwiają uzyskanie wysokiej jakości cienkiej warstwy perowskitu. Zintegrowana linia produkcyjna uwzględnia wrażliwość ogniw perowskitowych na temperaturę, która wymaga produkcji w temperaturze poniżej 100°C, aby zapewnić jakość przednich struktur kontaktowych. Ten postęp technologiczny ukazuje potencjał, który nie został jeszcze w pełni wykorzystany w dziedzinie energii słonecznej.

Podsumowując, prace naukowe pokazują, że przyszłość tandemowych ogniw słonecznych perowskitowo-krzemowych jest obiecująca i że w centrum uwagi znajdują się zarówno wydajność, jak i zrównoważony rozwój. Ten innowacyjny zespół badawczy proponuje ważną ścieżkę dla następnej generacji technologii słonecznych.