Силиций + перовскит = PV клетка с 25,2% ефективност

Учени са създали фотоволтаична клетка от силиций и перовскит, която е способна на 25,2% ефективност на преобразуване на светлината в електроенергия. Съществуващите производствени системи могат да бъдатлесно модернизирани за производството на новия тип фотоволтаици.

В областта на фотоволтаичните технологии соларните клетки от силиций съставляват приблизително 90% от пазара. Откъм разходи, стабилност и ефективност (20-22% за типичната слънчева клетка) те са много по-напред от конкуренцията. Въпреки това, след десетилетия изследвания и инвестиции, силициевите соларни клетки вече са близо до теоретичния максимум на ефективността си. В резултат на това са необходими нови концепции, за да се постигне дългосрочно намаляване на цените на слънчевата електроенергия и да се позволи фотоволтаичните технологии да станат по-популярни като начин за генериране на енергия.

Едно възможно решение е да се положат два различни типа слънчеви клетки един върху друг, за да се постигне максимално преобразуване на светлинните лъчи в електрическа енергия. Тези “свупластови” се изследват интензивно в научната общност, но са скъпи. Сега обаче изследователските екипи в Neuchâtel – от лабораторията за фотоволтаици на EPFL и PV-центъра CSEM – са разработили икономически конкурентно решение. Те са интегрирали перовскитна клетка директно върху стандартната клетка от силиций, като са постигнали рекордна ефективност от 25,2%. Техният начин на производство е обещаващ, тъй като би добавил само няколко допълнителни стъпки към вече съществуващия процес на производство на силициеви клетки и разходите биха били разумни. Изследванията им са публикувани в сп. “Природни материали”.

При тандемните клетки перовскитът допълва силиция. Той превръща синята и зелената светлина в електричество по-ефективно, докато силицият е по-добър при преобразуване на червената и инфрачервена светлина. “Чрез комбинирането на двата материала можем да увеличим използването на слънчевия спектър и да увеличим количеството генерирана енергия. Изчисленията и работата ни показват, че скоро ще е възможна 30% ефективност”, казват главните автори на проучването Флорънт Сахи и Джереми Вернер.

Създаването на ефективна тандемна структура чрез двата материала обаче не е лесна задача. “Силициевата повърхност се състои от поредица от пирамиди с размери около 5 микрона, които улавят светлината и предотвратяват отразяването й. Текстурата на повърхността затруднява депонирането на хомогенен филм от перовскит”, обяснява Куентин Джаангрос, който съавтор на доклада.

Когато перовскитът се отлага в течна форма, както обикновено, той се натрупва в “долините” между пирамидите. Това оставя “върховете” непокрити, което води до къси съединения.

Учените в EPFL и CSEM са се справили с този проблем, използвайки методи на изпаряване, за да положат неорганичен слой, който изцяло покрива пирамидите. Този слой е порьозен, което му позволява да задържа течния органичен разтвор, който след това се добавя, като се използва техника за тънкослойно отлагане. Изследователите впоследствие затоплили субстрата до сравнително ниската температура от 150°C, за да кристализира хомогенен филм от перовскит върху на силиконовите пирамиди.

В момента изследванията продължават в търсене на още повече ефективността и постигане на по-дългосрочна стабилност на перовскитния филм.

На снимката: силициеви „пирамиди“, покритии с пласт перовскит, разглеждани под електронен микроскоп. Снимка: EPFL 

2 коментара

  1. Извинете, но сп. “Природни материали”, както сте написали, не съществува! Съществува сп. Nature Materials, което е списание за научни публикации в областта на материалознанието (materials), на флагмана в научните публикации сп. Nature.
    Намесата на научен редактор при преводите с Google translator е наложителна – пада ви престижа с подобни преводи!

Напиши коментар

E-mail адресът Ви няма да бъде публикуван




*