Nowe tandemowe ogniwo słoneczne opracowane przez zespoły z Uniwersytetu w Poczdamie i Chińskiej Akademii Nauk osiąga sprawność na poziomie 25,7% dzięki połączeniu perowskitu z nowatorskimi absorberami organicznymi, ustanawiając nowy standard w technologii słonecznej.
Poprawa wydajności ogniw słonecznych w celu zmniejszenia zależności od paliw kopalnych jest głównym celem badań nad ogniwami słonecznymi. Łączenie materiałów, które selektywnie pochłaniają krótkie i długie fale — takie jak niebieskie/zielone i czerwone/podczerwone części widma — jest dobrze znaną strategią maksymalizującą wykorzystanie światła słonecznego i zwiększającą wydajność.
Najlepiej absorbujące części ogniw słonecznych są obecnie wykonane z tradycyjnych materiałów, takich jak krzem lub CIGS (selenek miedziowo-indowo-galowy). Materiały te wymagają jednak wysokich temperatur przetwarzania, co prowadzi do stosunkowo dużego śladu węglowego.
Przełom w wydajności ogniw słonecznych
Zespół naukowców z Uniwersytetu w Poczdamie i Chińskiej Akademii Nauk połączył perowskit i organiczne ogniwa słoneczne – oba przetwarzane w niskich temperaturach przy niskim śladzie węglowym – aby stworzyć tandemowe ogniwo słoneczne, które osiąga rekordową wydajność o 25,7%.
Zespół kierowany przez fizyka dr Felixa Langa z Uniwersytetu w Poczdamie, profesora Lei Menga i profesora Yongfanga Li z Chińskiej Akademii Nauk w Pekinie szczegółowo opisał swoją pracę w badaniu opublikowanym w czasopiśmie Natura.
Osiągnięcie rekordowego poziomu wydajności 25,7% w przypadku tej nowej kombinacji nie było łatwe, mówi Lang: „Było to możliwe jedynie dzięki połączeniu dwóch głównych przełomów”.
Najpierw Meng i Li zsyntetyzowali nowatorskie organiczne ogniwo słoneczne pochłaniające czerwień/podczerwień, które rozszerza absorpcję dalej w podczerwień. „Mimo to tandemowe ogniwa słoneczne były ograniczone przez warstwę perowskitu, która wykazuje znaczny spadek wydajności, jeśli zostanie dostosowana do pochłaniania tylko niebiesko-zielonych części widma słonecznego” – wyjaśnia. „Aby rozwiązać ten problem, zastosowaliśmy nowatorską warstwę pasywacyjną nałożoną na perowskit, która zmniejsza defekty materiałowe i poprawia wydajność całego ogniwa”.
Odniesienie: „Izomeryczna pasywacja diamonowa dla perowskitowo-organicznych tandemowych ogniw słonecznych” autorstwa Xin Jiang, Shucheng Qin, Lei Meng, Guorui He, Jinyuan Zhang, Yiyang Wang, Yiqiao Zhu, Tianwei Zou, Yufei Gong, Zekun Chen, Guangpei Sun, Minchao Liu , Xiaojun Li, Felix Lang i Yongfang Li, 14 października 2024 r., Natura.
DOI: 10.1038/s41586-024-08160-y
