Revolúcia v solárnej energii: 33,1% účinnosť vďaka novej pasivácii!

Revolúcia v solárnej energii: 33,1% účinnosť vďaka novej pasivácii!

Medzinárodný výskumný tím zahŕňajúci Univerzitu vedy a techniky kráľa Abdullaha (KAUST), Univerzitu vo Freiburgu a Fraunhoferov inštitút pre solárne energetické systémy ISE dosiahol pozoruhodný pokrok v účinnosti perovskitovo-kremíkových tandemových solárnych článkov. Tieto inovatívne solárne články kombinujú horný perovskitový článok s kremíkovým spodným článkom a využívajú pokročilé pasivačné metódy na dosiahnutie zvýšenia účinnosti, ktoré ďaleko presahuje to, čo bolo predtým možné. Dr. Oussama Er-Raji, vedúci autor a postdoktorandský výskumník na INATECH na univerzite vo Freiburgu, uvádza pôsobivé výsledky, ktoré boli publikované v časopise Science.

Zatiaľ čo konvenčné kremíkové solárne články dosahujú maximálnu účinnosť 29,4 percenta, pasivované tandemové solárne články boli schopné dosiahnuť účinnosť až 33,1 percenta. Ošetrené články mali tiež napätie v otvorenom obvode 2,01 voltov. Ide o významný pokrok, keďže doteraz používaná pasivačná technológia bola obmedzená na rovné povrchy. Nový spôsob pasivácie, nanášaním 1,3-diaminopropándihydrojodidu na nerovné povrchy, sa ukázal ako kľúčový.

Inovatívna pasivácia pre budúcnosť

Pasivácia nielenže zlepšuje účinnosť článkov, ale tiež zvyšuje vodivosť a faktor plnenia. Zvlášť pozoruhodné je, že pasivácia v perovskitových solárnych článkoch ovplyvňuje celú vrstvu, na rozdiel od kremíkových solárnych článkov, kde ovplyvňuje iba horné vrstvy. Tento objav by mohol slúžiť ako základ pre budúci výskum a ponúka sľubné vyhliadky na vývoj ešte výkonnejších solárnych článkov

Výsledky úzko súvisia s projektom Fraunhoferovho majáka „MaNiTU“ a ďalšími iniciatívami ako „PrEsto“ a „Perle“, ktoré sú financované Spolkovým ministerstvom hospodárstva a energetiky (BMWE). Tieto projekty sa zameriavajú nielen na zvýšenie účinnosti, ale aj na udržateľnosť solárnych článkov.

Kompatibilita efektívnosti a udržateľnosti

Okrem toho výskumníci spoločnosti Fraunhofer skúmajú materiály s kryštálovou štruktúrou perovskitu, kde zistili, že iba perovskity obsahujúce olovo sú schopné dosiahnuť vysokú účinnosť. Hoci sú tieto materiály v súčasnosti účinné, výzvou je nájsť alternatívne, netoxické materiály bez obsahu olova. Napriek týmto výzvam dosiahli vedci významný pokrok vo vývoji vysoko účinných demonštrátorov. Príkladom je perovskitovo-kremíkový tandemový solárny článok s plochou nad 100 štvorcových centimetrov vyrobený sieťotlačovou metalizáciou.

Pokročilé recyklačné procesy skúmané v projektoch by mohli umožniť obehové hospodárstvo pre perovskity obsahujúce olovo. Tento výskum, ktorý sa zaoberá výrobou nových materiálov a vývojom vhodných výrobných procesov, je kľúčový na to, aby sa fotovoltaické technológie dostali späť do popredia globálnej konkurencieschopnosti.

V rámci „MaNiTU“ boli vyvinuté aj nové výrobné procesy, ktoré umožňujú vysokokvalitný tenký perovskitový film. Integrovaná výrobná linka rieši teplotnú citlivosť perovskitových článkov, ktorá vyžaduje výrobu pod 100 °C, aby sa zabezpečila kvalita predných kontaktných štruktúr. Tieto technologické pokroky dokazujú potenciál, ktorý ešte nebol v oblasti solárnej energie plne využitý.

Stručne povedané, vedecká práca ukazuje, že budúcnosť tandemových solárnych článkov perovskit-kremík je sľubná a že v centre pozornosti je účinnosť aj udržateľnosť. Tento inovatívny výskumný tím navrhuje dôležitú cestu pre ďalšiu generáciu solárnych technológií.