Nijemci i Saudijci razvili fotonaponsku ćeliju s učinkovitošću od 31,2 posto

Grupa znanstvenika iz Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) i Sveučilišta za znanost i tehnologiju kralja Abdullaha Saudijske Arabije (KAUST) proizvela je perovskit-silicij tandem solarnu ćeliju koja omogućuje učinkovito izdvajanje naboja i pasivizaciju sučelja.

"Tandemi perovskit-silicij uvjerljivo su pokazali svoj potencijal visokih performansi, s mnogim skupinama koje sada postižu učinkovitost veću od 30 posto", objasnio je glavni autor studije, Stefaan De Wolf iz KAUST-a, za PV Magazine. “Ovdje pokazujemo certificiranu učinkovitost od preko 31 posto kada koristimo perovskite obložene oštricama. Tandem ćelije pokazuju poboljšane performanse zahvaljujući kontaktnoj pasivizaciji s 2D perovskitima.” Međutim, prijenos ovih rezultata iz laboratorijskih razmjera u industrijske procese predstavlja izazov.

U studiji, “ Efficient blade-coated perovskite/silicon tandems via interface engineering ,” nedavno objavljenoj u časopisu Joule, znanstvenici objašnjavaju da su upotrijebili oštricu, a ne centrifugiranje jer potonje trenutno predstavlja probleme s skaliranjem zbog ograničene propusnosti. 

Koristeći ovu konfiguraciju, istraživačka skupina izgradila je inkapsuliranu tandem ćeliju veličine jednog kvadratnog centimetra koja se temelji na supstratu od indij kositrenog oksida (ITO), više slojeva amorfnog silicija (a-Si), kristalnog silikonskog apsorbera, prozirnog indij cink oksida ( IZO), 2D perovskitnog sloja, 3D perovskitniog sloja obloženog oštricom, sloja p-fenilendiaminij jodida (PDAI), sloja za prijenos elektrona (ETL) od termički isparenog buckminsterfullerena (C60), sloja kositrenog oksida (SnO2), dodatnog izolacijskog sloja, antirefleksnog sloja na bazi magnezij fluorida (MgF2) i srebro-metalnog kontakta.

Testirana pod standardnim uvjetima zračenja, ova tandem ćelija također je pokazala da može zadržati oko 80 posto svoje izvorne učinkovitosti tijekom 1.700 sati pod sunčevim zračenjem. 

„Naša sveukupna strategija s robusnim perovskitnim sastavom i nižim 2D sučeljem omogućila je da se po prvi put u literaturi certificiraju tandemi s oštricama s učinkovitošću od 31,2 posto izmjerenom na Fraunhofer institutu za solarne energetske sustave (ISE). “, rekli su znanstvenici.

Sveučilište za znanost i tehnologiju kralja Abdullaha prošlog je kolovoza objavilo da je postiglo učinkovitost od 33,7 posto za tandem ćeliju perovskit-silicij koristeći novi perovskitni aditiv nazvan tetrahidrotriazinij. HZB je 2021. objavio da je proizveo tandem ćeliju perovskit-silicij s učinkovitošću od 29,8 posto, što je tada bio svjetski rekord za ovu arhitekturu ćelije.