tandemowe-ogniwa

Tandemowe ogniwa fotowoltaiczne z nowym rekordem. Jednak brakuje im odporności ogniw krzemowych

Zespół badawczy z National University of Singapore (NUS) ustanowił nowy rekord, jeśli chodzi o wydajność tzw. tandemowych ogniw fotowoltaicznych, które zbudowane są z dwóch warstw absorbujących energię słoneczną – perowskitowej i organicznej.

Naukowcom z Singapuru udało się stworzyć perowskitowo-organiczne ogniwo, którego wydajność, jeśli chodzi o konwersję energii słonecznej na elektryczną, wynosi 23,6 proc. Jest to spory krok naprzód, jeśli weźmiemy pod uwagę, że wcześniejszy rekord wydajności tego rodzaju ogniw wynosił ok. 21 proc. Twórcy nowego perowskitowo-organicznego ogniwa mają nadzieję, że po dopracowaniu uda im się osiągnąć wydajność zbliżoną do ogniw krzemowych – tj. 26,7 proc.

Technologie produkcji czystej i odnawialnej energii są niezwykle ważne dla redukcji emisji dwutlenku węgla. Ogniwa słoneczne, które bezpośrednio przetwarzają energię słoneczną na energię elektryczną, należą do najbardziej obiecujących technologii czystej energii. Wysoka sprawność konwersji energii ogniw słonecznych ma kluczowe znaczenie dla generowania większej ilości energii elektrycznej na ograniczonym obszarze, a to z kolei zmniejsza całkowity koszt pozyskanej energii słonecznej

– mówi prof. Hou Yi, który kierował badaniami.

Ogniwa perowskitowo-organiczne – więcej warstw to większa wydajność

Konwencjonalne ogniwa oparte są na architekturze jednozłączowej, co oznacza, że korzystają z jednej warstwy absorbera. Takie rozwiązanie ogranicza sprawność konwersji energii do ok. 27 proc. Dlatego też wiele zespołów badawczych pracuje aktualnie nad projektami ogniw wielozłączowych, wykorzystujących kilka różnych absorberów.

W przypadku projektu badaczy z National University of Singapore architektura wielozłączowa została oparta na perowskitach i warstwy organiczne. Pomysł jest całkiem niezły – ogniwa perowskitowe bardzo szybko osiągnęły wysoką wydajność, jeśli chodzi o zamianę energii słonecznej w elektryczność. Są też o wiele tańsze w produkcji, niż ich krzemowe odpowiedniki. Tak właściwie to do rozwiązania pozostał jeden, jedyny problem. Chodzi o ich wytrzymałość.

Czytaj również: Fotowoltaiczne ogniwa perowskitowe z powłoką z kwantowych kropek mogą okazać się strzałem w dziesiątkę

Perowskity są niestety bardzo podatne na degradację przez jony pochodzące z elektrod tlenku metalu w ogniwie słonecznym. To jednak można poprawić dodając drugą warstwę, która w pewnym stopniu zabezpieczałaby tą perowskitową. W tym przypadku wykorzystano ogniwa organiczne zawierające w swoim składzie atomy węgla. Ich największą zaletą jest niski koszt produkcji i półprzezroczystość.

Niestety, ogniwa organiczne również nie słyną z trwałości i są bardzo podatne chociażby na wilgoć. Na tym etapie badań zespół Yi ani słowem nie wspomina o sposobach zabezpieczenia swoich tandemowych ogniw, jednak bez tego elementu, stworzone przez nich ogniwa pozostaną projektem czysto teoretycznym.