Moduł PV z 42% wydajnością przy świetle sztucznym? Z perowskitami to możliwe

Perowskity przyszłością fotowoltaiki?

Technologie perowskitowe stają się coraz istotniejsze w dalszym rozwoju fotowoltaiki. Według badań naukowych pozwalają one nie tylko na osiągnięcie wyższej wydajności niż stosowane dziś powszechnie moduły krzemowe, ale też umożliwiają czerpanie energii ze światła sztucznego. Ponadto możliwe jest naniesienie ich na powierzchnie elastyczne. Niedawno zespół z tajwańskiego Ming Chi University of Technology uzyskał niebywały efekt aż 42% wydajności panelu perowskitowego w świetle sztucznym. To samo urządzenie w słońcu wykazywało konwersję energii na poziomie ponad 20%.

Jak badacze osiągnęli ten efekt? Kluczowa okazała się odpowiednia optymalizacja ogniw poprzez zastosowanie samoorganizujących się monowarstw (SAM). Okazało się, że znacząco poprawiają one wzrost mocy perowskitu, a także jego właściwości optoelektroniczne. Aby osiągnąć jak najlepszy efekt zastosowano SAM o różnych składach chemicznych, aby wyłonić te, które miały najlepszy wpływ na efektywność urządzeń.

- To przełomowe osiągnięcie podkreśla potencjał naszego podejścia do dalszego rozwoju technologii wewnętrznych ogniw słonecznych perowskitowych (PSC), rozszerzając ich zastosowanie w warunkach słabego światła – powiedział w rozmowie dla pv-magazine Chih-Ping Chen, główny autor badania. – Skupiliśmy się szczególnie na efektach pasywacji czterech powszechnie stosowanych SAM do modyfikacji tlenku niklu (NiOx) w odwróconych ogniwach słonecznych z perowskitu, przy czym MeO-2PACz i 4PADCB okazały się szczególnie skuteczne w modyfikacji warstwy selektywnej dla dziur (HSL), optymalizacji właściwości powierzchni i poprawie dopasowania poziomów energii.

42% wydajności fotowoltaiki przy sztucznym świetle

Dzięki zastosowaniu odpowiednich materiałów i środków chemicznych, możliwe było osiągnięcie aż 42% wydajności jeśli chodzi o produkcję energii ze światła przy oświetleniu diodami LED o natężeniu 1000 luksów. Panel zbadano również pod symulowanym światłem słonecznym, w którym urządzenia z monowarstwą z MeO-2PACz osiągały wynik 20,19%, a te wykorzystujące substancję o wzorze 4PADCB – 20,19%.

Zastosowanie perowskitów w fotowoltaice badane jest od dawna. Wszystko wskazuje na to, że jesteśmy coraz bliżej momentu, w którym ta rewolucyjna technologia ze sterylnych laboratoriów trafi pod strzechy. Nadzieję na najszybszą komercjalizację mają tzw. panele tandemowe, które łączą wykorzystanie perowskitów z powszechnym w branży PV krzemem. We wrześniu brytyjska firma Oxford PV ogłosiła, że pierwsza partia tego typu paneli trafiła do klienta ze Stanów Zjednoczonych.

W ostatnim czasie ogłaszane są też kolejne rekordy wydajności krzemowo-perowskitowych modułów. Badacze z Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullaha w Arabii Saudyjskiej zaprezentowali urządzenie o wydajności aż 33,7%. Pod koniec ubiegłego roku wyprzedziła ich firma LONGi, której dzięki zastosowaniu podobnej technologii udało się osiągnąć wynik aż 33,9%. Bariera 30% wydajności, która jeszcze niedawno zdawała się być niemożliwa do przekroczenia, dzisiaj staje się realnym punktem startu, od którego kolejni badacze mogą zaczynać przekraczanie kolejnych granic. Jak pokazują najnowsze odkrycia tajwańskich badaczy, w odpowiednich warunkach możliwe się osiągnięcie konwersji światła na energię nawet na poziomie 42%. Kluczem do dalszego rozwoju jest odpowiednie przeskalowanie tej technologii i wprowadzenie jej do szerokiego użytku.

Źródła: pv-magazine.com, sciencedirect.com