Revolution inom solenergi: 33,1 % effektivitet tack vare ny passivering!

Revolution inom solenergi: 33,1 % effektivitet tack vare ny passivering!

Ett internationellt forskarlag som involverar King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), University of Freiburg och Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE har gjort anmärkningsvärda framsteg i effektiviteten av tandemsolceller av perovskit-kisel. Dessa innovativa solceller kombinerar en toppcell av perovskit med en bottencell av kisel och använder avancerade passiveringsmetoder för att uppnå effektivitetsökningar som vida överstiger vad som tidigare varit möjligt. Dr Oussama Er-Raji, huvudförfattare och postdoktor vid INATECH vid universitetet i Freiburg, rapporterar imponerande resultat som publicerades i tidskriften Science.

Medan konventionella kiselsolceller uppnår en verkningsgrad på maximalt 29,4 procent, kunde de passiverade tandemsolcellerna uppnå verkningsgrader på upp till 33,1 procent. De behandlade cellerna hade också en öppen kretsspänning på 2,01 volt. Detta är ett betydande framsteg eftersom passiveringstekniken som hittills använts var begränsad till plana ytor. Den nya passiveringsmetoden, genom att avsätta 1,3-diaminopropandihydrojodid på ojämna ytor, har visat sig vara avgörande.

Innovativ passivering för framtiden

Passivering förbättrar inte bara cellernas effektivitet, utan ökar också konduktiviteten och fyllningsfaktorn. Det som är särskilt anmärkningsvärt är att passivering i perovskitsolceller påverkar hela lagret, till skillnad från kiselsolceller där det bara påverkar de övre lagren. Denna upptäckt kan tjäna som en grund för framtida forskning och erbjuder lovande möjligheter för utveckling av ännu kraftfullare solceller

Resultaten är nära relaterade till Fraunhofer fyrprojektet "MaNiTU" och andra initiativ som "PrEsto" och "Perle", som finansieras av det federala ministeriet för ekonomi och energi (BMWE). Dessa projekt fokuserar inte bara på att öka effektiviteten utan också på solcellers hållbarhet.

Kompatibilitet mellan effektivitet och hållbarhet

Dessutom forskar forskare vid företaget Fraunhofer på material med en perovskitkristallstruktur, där de fann att endast blyinnehållande perovskiter kan uppnå hög effektivitet. Även om dessa material för närvarande är effektiva, ligger en utmaning i att hitta alternativa, giftfria, blyfria material. Trots dessa utmaningar har forskare gjort betydande framsteg i att utveckla högeffektiva demonstratorer. Ett exempel är en tandemsolcell av perovskit-kisel med en yta på över 100 kvadratcentimeter, gjord genom screentrycksmetallisering.

De avancerade återvinningsprocesserna som utforskas i projekten skulle kunna möjliggöra en cirkulär ekonomi för blyhaltiga perovskiter. Denna forskning, som handlar om produktion av nya material och utveckling av lämpliga tillverkningsprocesser, är avgörande för att återföra solcellstekniken till frontlinjen för global konkurrenskraft.

Som en del av "MaNiTU" utvecklades också nya produktionsprocesser som möjliggör en tunn perovskitfilm av hög kvalitet. En integrerad produktionslinje adresserar temperaturkänsligheten hos perovskitcellerna, vilket kräver produktion under 100 °C för att säkerställa kvaliteten på de främre kontaktstrukturerna. Dessa tekniska framsteg visar den potential som ännu inte har utnyttjats fullt ut inom solenergiområdet.

Sammanfattningsvis visar det vetenskapliga arbetet att framtiden för perovskit-kisel tandemsolceller är lovande och att både effektivitet och hållbarhet står i fokus. Detta innovativa forskarteam föreslår en viktig väg för nästa generations solteknik.