Revoluție în energia solară: eficiență de 33,1% datorită noii pasivări!

Revoluție în energia solară: eficiență de 33,1% datorită noii pasivări!

O echipă internațională de cercetare care implică Universitatea de Știință și Tehnologie King Abdullah (KAUST), Universitatea din Freiburg și Institutul Fraunhofer pentru Sisteme de Energie Solară ISE a făcut progrese remarcabile în eficiența celulelor solare tandem perovskit-siliciu. Aceste celule solare inovatoare combină o celulă superioară de perovskit cu o celulă inferioară de siliciu și folosesc metode avansate de pasivare pentru a obține creșteri ale eficienței care depășesc cu mult ceea ce era posibil anterior. Dr. Oussama Er-Raji, autor principal și cercetător postdoctoral la INATECH de la Universitatea din Freiburg, raportează rezultate impresionante care au fost publicate în revista Science.

While conventional silicon solar cells achieve a maximum of 29.4 percent efficiency, the passivated tandem solar cells were able to achieve efficiencies of up to 33.1 percent. Celulele tratate au avut și o tensiune în circuit deschis de 2,01 volți. Acesta este un progres semnificativ, deoarece tehnologia de pasivare folosită până acum a fost limitată la suprafețe plane. Noua metodă de pasivare, prin depunerea dihidroiodură de 1,3-diaminopropan pe suprafețe neuniforme, s-a dovedit a fi crucială.

Pasivare inovatoare pentru viitor

Pasivarea nu numai că îmbunătățește eficiența celulelor, dar crește și conductivitatea și factorul de umplere. Ceea ce este deosebit de demn de remarcat este faptul că pasivarea în celulele solare perovskite afectează întregul strat, spre deosebire de celulele solare cu siliciu, unde afectează doar straturile superioare. Această descoperire ar putea servi drept bază pentru cercetări viitoare și oferă perspective promițătoare pentru dezvoltarea celulelor solare și mai puternice.

Rezultatele sunt strâns legate de proiectul farului Fraunhofer „MaNiTU” și de alte inițiative precum „PrEsto” și „Perle”, care sunt finanțate de Ministerul Federal pentru Afaceri Economice și Energie (BMWE). Aceste proiecte se concentrează nu numai pe creșterea eficienței, ci și pe durabilitatea celulelor solare.

Compatibilitate între eficiență și durabilitate

În plus, cercetătorii de la compania Fraunhofer cercetează materiale cu o structură cristalină de perovskit, unde au descoperit că numai perovskiții care conțin plumb sunt capabili să atingă eficiențe ridicate. Deși aceste materiale sunt în prezent eficiente, o provocare constă în găsirea de materiale alternative, netoxice, fără plumb. În ciuda acestor provocări, oamenii de știință au făcut progrese semnificative în dezvoltarea demonstratorilor extrem de eficienți. Un exemplu este o celulă solară tandem perovskit-siliciu cu o suprafață de peste 100 de centimetri pătrați, realizată prin metalizare prin serigrafie.

Procesele avansate de reciclare explorate în proiecte ar putea permite o economie circulară pentru perovskiții care conțin plumb. Această cercetare, preocupată de producția de noi materiale și dezvoltarea proceselor de fabricație adecvate, este crucială pentru a readuce tehnologia fotovoltaică în prim-planul competitivității globale.

Ca parte a „MaNiTU”, au fost dezvoltate și noi procese de producție care permit o peliculă subțire de perovskit de înaltă calitate. O linie de producție integrată se adresează sensibilității la temperatură a celulelor perovskite, care necesită producție sub 100 °C pentru a asigura calitatea structurilor de contact frontale. Aceste progrese tehnologice demonstrează potențialul care nu a fost încă exploatat pe deplin în domeniul energiei solare.

În rezumat, lucrările științifice arată că viitorul celulelor solare tandem perovskit-siliciu este promițător și că atât eficiența, cât și durabilitatea sunt în atenție. Această echipă inovatoare de cercetare propune o cale importantă pentru următoarea generație de tehnologii solare.