Az EPFL fotovoltaikus és vékonyréteg-elektronikai laboratóriumának, valamint a CSEM Fenntartható Energia Központjának kutatói két világrekordot állítottak fel a perovszkit szilícium tandem napelemek 30%-os hatékonyságával.
Az eredményeket az amerikai DOE Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (NREL) függetlenül hitelesítette – közölték a szervezetek.
„Ezek az eredmények lökést adnak a magas hatékonyságú fényelektromossághoz, és megnyitják az utat a még versenyképesebb napelemes villamosenergia-termelés felé.”
A kettős világrekord kiemelkedő hatásfokot takar
A kutatók elmondták, hogy a jelenlegi napelemcellákat „alapvetően korlátozzák az anyagok, amelyekből készülnek”, mivel szilícium alapúak, melyek előrejelzés szerinti maximális hatásfoka 29%, míg a jelenlegi hatásfok 27% körül van, így kevés a lehetőség a fejlesztésre.
A kutatók közölték, hogy kétféle perovszkit-szilícium tandem napelemcella hatékonyságát javították. Először perovszkit rétegeket raktak le oldatból egy planarizált szilícium felületre, így 30,93%-os teljesítményátalakítási hatásfokot értek el egy 1 négyzetcentiméteres napelemcella esetében.
Második lépésben pedig a texturált szilícium felületekkel kompatibilis hibrid gőz/oldat technológiátt alkalmaztak 31,25%-os energiakonverziós hatásfokú napelem előállításához (ismét 1 négyzetcentiméteres cellán).
„Ezek az eredmények két új világrekordot jelentenek: egyet a sík és egyet a texturált eszközarchitektúrában. Ez utóbbi megközelítés nagyobb áramerősséget biztosít, és kompatibilis a jelenlegi ipari szilícium napelemek szerkezetével” – nyilatkozták a kutatók.
„A halogenid perovszkitokat a szilícium ideális partnereként azonosították, mivel a látható fényt hatékonyabban tudják elektromos energiává alakítani, mint a szilícium önmagában, anélkül, hogy túlzottan növelnék a gyártási költségeket” – közölték a kutatóintézetek.
„Túlléptünk egy pszichológiai akadályon” – mondta Christophe Ballif, az EPFL Fotovoltaikus Laboratóriumának és a CSEM Fenntartható Energia Központjának vezetője. „Kísérletileg igazoltuk a perovszkit-szilícium tandemek magas-hatékonysági potenciálját.”
Míg a 30%-os hatékonysági mutatót más típusú anyagokkal, nevezetesen a III-V félvezetőkkel már elérték, Ballif szerint „ezek az anyagok és az előállításukhoz használt eljárások túl költségesek ahhoz, hogy támogassák az energiaátmenetet”.
Megnyílik az út a hatékonyabb napelemek felé
„Az eredményeink az elsők, amelyek azt mutatják, hogy a 30%-os hatékonyság elérésének akadálya leküzdhető alacsony költségű anyagok és eljárások használatával, ami új távlatokat nyithat meg a fényelektromosság jövője előtt.”
Júniusban az NREL kutatói azt találták, hogy az ón-ólom perovszkit cella képes leküzdeni a stabilitási problémákat és javítani a hatékonyságot, amikor kísérletük 25,5%-os konverziós hatékonyságot eredményezett.
Márciusban pedig a Milánói Műszaki Egyetem kutatói megállapították, hogy a halogénkötés kémiai folyamata „jelentős potenciállal rendelkezik a perovszkit alapú napelemek új generációjának kifejlesztésében”, míg egy hónappal korábban Szaúd-Arábiában kutatók egy csoportja a perovszkit napelemek „valaha volt első” sikeres nedves hőtesztjéről számolt be, amely állításuk szerint közelebb vitte a technológiát a kereskedelmi életképességhez.
Forrás: https://www.pv-tech.org/double-world-record-for-perovskite-tandem-solar-cells-claimed-by-epfl-csem/
