Tradycyjne rozwiązania krzemowe powoli zbliżają się do swojego teoretycznego maksimum, które wynosi około 29,4 procent. Dlatego tak ważne jest poszukiwanie nowych rozwiązań, a ogniwa tandemowe osiągające 33,1 procent wydajności wyglądają naprawdę obiecująco. Nie są to już marginalne poprawki, tylko realny skok efektywności.
Jeszcze wydajniejsze perowskity. Oto nowa generacja ogniw tandemowych
Badacze z King Abdullah University of Science and Technology, University of Freiburg oraz Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE skupili się na rozwiązaniu konkretnego problemu technologicznego. Chodziło o skuteczne połączenie perowskitów z teksturowanymi ogniwami krzemowymi, co do tej pory stanowiło spore wyzwanie. Standardowe ogniwa krzemowe mają bowiem powierzchnię pokrytą “mikroskopijnymi piramidami”, które zwiększają powierzchnię aktywną i poprawiają wydajność. Osadzenie na takiej nierównej powierzchni warstwy perowskitowej było niezwykle trudne, a osiągnięcie wysokiej jakości pasywacji praktycznie niemożliwe. Dla naukowców nie ma jednak nic niemożliwego.
Czytaj też: Przyszłość fotowoltaiki zaczyna się w Chinach. Nowe ogniwa Huasun dadzą dużo prądu nawet na małym dachu
Zespół specjalistów opracował metodę osadzania dihydrojodku 1,3-diaminopropanu (PDADI) na nierównej powierzchni perowskitu, a to z kolei pozwoliło osiągnąć napięcie obwodu otwartego wynoszące 2,01 wolta. Jest to sam w sobie imponujący wynik, ale prawdziwie rewolucyjne okazało się co innego. Sposób działania pasywacji w materiałach perowskitowych fundamentalnie różni się bowiem od znanych mechanizmów w krzemie. W tradycyjnych ogniwach obróbka powierzchniowa wpływa tylko na warstwy przypowierzchniowe, podczas gdy w perowskitach pasywacja oddziałuje na cały materiał, wzmacniając jego właściwości w całej objętości.
To odkrycie wyjaśnia, dlaczego pasywacja górnego ogniwa perowskitowego tak znacząco poprawia przewodnictwo i współczynnik wypełnienia całego ogniwa. Dlatego też mechanizm opisany jako głęboki efekt polowy może stać się kluczowy dla dalszego rozwoju technologii tandemowych. Wyniki opublikowane w dzienniku Science stanowią więc solidną podstawę dla przyszłych prac, bo zrozumienie różnic w mechanizmach pasywacji między perowskitami a krzemem otwiera zupełnie nowe możliwości optymalizacji.
Czytaj też: Prosty trik laboratoryjny może sprawić, że twoje panele będą o połowę wydajniejsze
Dla całego przemysłu fotowoltaicznego największą zaletą tego rozwiązania jest możliwość wykorzystania istniejących linii produkcyjnych. Standardowe teksturowane ogniwa krzemowe to podstawa dzisiejszego przemysłu słonecznego, a ich procesy produkcyjne są doskonale opracowane i skalowalne. Pasywacja powierzchni, kluczowa dla sukcesu obecnych rozwiązań, okazuje się równie istotna dla ogniw tandemowych. Oznacza to, że branża może wykorzystać zdobyte doświadczenia i infrastrukturę, co zawsze przekłada się na niższe koszty i szybsze wdrożenia.
Czytaj też: Mały pomysł, wielka rewolucja. Para wodna pozwala obniżyć koszty i wydłużyć życie ogniw
Osiągnięcie wydajności przekraczającej 33 procent przy wykorzystaniu standardowych procesów produkcyjnych może znacząco przyspieszyć komercjalizację tej technologii. W branży, gdzie każdy dodatkowy procent wydajności przekłada się na konkretne oszczędności, taki skok naprzód wygląda naprawdę obiecująco… ale nie jest to pierwszy raz, kiedy czytamy o fotowoltaicznej rewolucji z laboratorium.