elektrotechnik AUTOMATYK
Reklama
Reklama

Nowy rekord sprawności ogniwa opartego na perowskicie i krzemie

EPFL
Reklama
Reklama

Po raz pierwszy naukowcom z Laboratorium Fotowoltaiki i Elektroniki Cienkowarstwowej EPFL i z centrum innowacji CSEM udało się przekroczyć barierę 30% sprawności tandemowych ogniw słonecznych, które łączą warstwę perowskitu i krzemu krystalicznego.

Zwiększanie sprawności konwersji energii ogniw słonecznych jest kluczowe dla rozwoju fotowoltaiki z dwóch powodów. Po pierwsze, w dłuższej perspektywie jest to najlepszy sposób na skuteczne obniżanie kosztów pozyskania energii elektrycznej. Z drugiej strony zaś zwiększanie wydajności ogniw słonecznych pozwala na wykorzystywanie ich w ograniczonych przestrzeniach, np. na dachach i elewacjach różnych obiektów, na pojazdach, a nawet na dronach.

Reklama

Największym obecnie ograniczeniem rozwoju fotowoltaiki, a dokładniej zwiększania wydajności ogniw, są materiały, z których są one wykonane. Dominującym materiałem w branży ogniw słonecznych od dłuższego czasu jest krzem, głównie dzięki połączeniu wydajności, trwałości, kosztów i łatwości produkcji. Sęk w tym, że najprawdopodobniej zbliżyliśmy się już do granicy możliwości, jakie daje ten materiał. Lata rozwoju ogniw słonecznych opartych na krzemie pozwoliły zwiększyć ich sprawność do poziomu 29,4% i nie ma już zbyt wiele miejsca na dalszy wzrost.

Dlatego też poszukiwane są inne rozwiązania (materiały), które umożliwią dalsze zwiększanie wydajności ogniw słonecznych. Niektóre zespoły badawcze skupiają się na całkowicie nowych materiałach (przykładem są ogniwa na bazie miedzi, indu, galu i selenu), inne z kolei starają się zwiększyć możliwości ogniw krzemowych poprzez połączenie ich np. z ogniwami perowskitowymi, tworząc tzw. ogniwa tandemowe.

I właśnie połączenie krzemu i perowskitu wydaje się, że ma duże szanse, by walczyć o miano dominującej technologii w budowie ogniw słonecznych w przyszłości. Materiały te bowiem świetnie się uzupełniają, pochłaniając różne długości fal światła. Krzem bardzo dobrze sprawdza się w świetle czerwonym i podczerwonym, podczas gdy perowskit najlepiej skupia się na zielonej i niebieskiej części widma. Oznacza to, że tandemowe ogniwa słoneczne krzemowo-perowskitowe mają potencjał osiągnięcia wyższej wydajności niż każde z nich w pojedynkę.

Reklama

Prace nad krzemowo-perowskitowymi ogniwami trwają już od kilku lat i w ciągu tego okresu stale udaje się podnosić ich wydajność. W 2018 r. rekordowa wydajność tego typu ogniw wynosiła 25,2%, a obecnie naukowcy z EPFL i CSEM opracowali tandemowe ogniwa słoneczne krzemowo-perowskitowe, których sprawność po raz pierwszy przekroczyła barierę 30%.

Co ciekawe, powstały dwie różne konstrukcje tych ogniw o tak dużej wydajności. Pierwsza składa się z warstw perowskitu w postaci płynnego roztworu osadzonych na gładkiej powierzchni krzemu, która osiągnęła wydajność 30,93% dla testowego ogniwa o wymiarach 1 cm2. W drugim przypadku zastosowano hybrydową technikę łączenia pary i płynnego roztworu do osadzania perowskitu na teksturowanej powierzchni krzemu, która była w stanie osiągnąć sprawność 31,25% dla ogniwa o powierzchni 1 cm2.

Podobno tandemowe technologie perowskitu na krzemie mają potencjał, aby przekroczyć 30-procentowy poziom wydajności, ale po raz pierwszy zademonstrowano ten długo oczekiwany potencjał, co powinno utorować drogę do jeszcze tańszej zrównoważonej energii elektrycznej w przyszłości – powiedział Christian Wolff, główny badacz w zespole EPFL.

Naukowcy zapowiadają dalsze prace nad tego typu ogniwami, które mają zbadać, czy projekty te można skalować do większych powierzchni, a także mają sprawdzić ich trwałość.

Źródło: CSEM

Reklama

O Autorze

Czasopismo elektrotechnik AUTOMATYK jest pismem skierowanym do osób zainteresowanych tematyką z zakresu elektrotechniki oraz automatyki przemysłowej. Redakcja online czasopisma porusza na stronie internetowej tematy związane z tymi obszarami – publikuje artykuły techniczne, nowości produktowe, a także inne ciekawe informacje mniej lub bardziej nawiązujące do wspomnianych obszarów.

Tagi artykułu

Zobacz również

Chcesz otrzymać nasze czasopismo?

Zamów prenumeratę
Reklama