Panourile solare cu siliciu, la capăt de drum. Acoperite cu straturi de perovskit, eficiența le crește cu 30%
Panourile solare cu siliciu par a fi ajuns la capăt de drum, atingându-și limitele de exploatare. În schimb, acoperite cu straturi de perovskit, eficiența le crește cu 30%.
Straturile de perovskit mai netede cresc eficiența panourilor solare cu trei straturi, la 30,1%
Panourile solare, dispozitive care transformă energia luminii solare în electricitate, sunt utilizate din ce în ce mai mult în numeroase țări.
În prezent, majoritatea celor disponibile pe piață se bazează pe siliciu, însă studiile recente au evidențiat potențialul unei clase de materiale fotovoltaice numite „perovskiți”.
Panourile solare bazate pe perovskit le vor înlocui pe cele care folosesc siliciu
Perovskiții sunt compuși cu o structură cristalină caracteristică, care ar putea permite obținerea unor randamente ridicate de conversie a energiei și reducerea costurilor celulelor solare.
Suprapunerea unor straturi de perovskit care absorb lumina și au valori diferite ale benzii interzise ar putea capta o parte mai mare din lumina solară decât o singură structură stratificată.
Celulele solare monolitice cu trei joncțiuni sunt alcătuite din trei subcelule absorbante de lumină, conectate electric și având valori diferite ale benzii interzise.
Până acum, obținerea unor perovskiți de foarte bună calitate și uniformi, cu o bandă interzisă foarte largă, s-a dovedit dificilă, limitând performanța celulelor solare cu trei joncțiuni realizate integral din perovskit.
Citește și: Panourile solare ale vecinului îți pot schimba comportamentul. Efectul se vede chiar și la 100 de metri
Cercetători chinezi de la Universitatea Nanjing, Institutul Național de Inovare în Tehnologia Apărării, Universitatea Națională Australiană și alte instituții au introdus recent o metodă de procesare care poate produce filme de perovskit mai uniforme și cu mai puține defecte.
Strategia, prezentată într-o lucrare publicată în revista „Nature Energy”, a permis dezvoltarea unor celule solare cu trei joncțiuni care au eficiențe mai mari și o stabilitate operațională îmbunătățită.
„Studiul a pornit de la un obstacol major al celulelor solare cu trei joncțiuni realizate integral din perovskit: obținerea unei subcelule cu perovskit de înaltă calitate și bandă interzisă mare, de peste 2,0 eV”, a declarat Yongxi Li, coautor principal al studiului, conform techxplore.com.
„Conținutul ridicat de brom din acest material perovskitic provoacă o cristalizare neuniformă, apariția unor ondulații la suprafață și segregarea halogenurilor, ceea ce duce la pierderi semnificative de tensiune.
Am încercat să rezolvăm aceste probleme printr-o singură strategie de control al cristalizării și, astfel, să valorificăm potențialul de eficiență al dispozitivelor cu trei joncțiuni realizate integral din perovskit”.
Li și colegii săi au dorit să conceapă o strategie capabilă să producă filme de perovskit cu bandă interzisă foarte largă, care să prezinte mai puține ondulații și defecte.
Descoperirea oferă posibilitatea construirii de sisteme fotovoltaice mai performante
Metoda lor combină alegerea atentă a solvenților utilizați pentru producerea filmelor cu introducerea unor cantități mici de clorură de oleilamoniu.
„În filmele netratate, suprafața bogată în brom se cristalizează înaintea materialului bogat în iod aflat dedesubt, asemenea unei pelicule rigide care se formează peste un strat încă umed”, a explicat Li.
Cercetătorii au analizat filmele produse prin diverse metode, inclusiv tehnici de microscopie, metode de cartografiere chimică și măsurători fotofizice.
Analizele au arătat că filmele aveau suprafețe mai netede și o distribuție mai uniformă a halogenurilor.
Filmele au prezentat, de asemenea, pierderi energetice reduse și un transport îmbunătățit al purtătorilor de sarcină.
Echipa a integrat aceste filme în celule solare cu trei joncțiuni realizate integral din perovskit și le-a testat performanța.
Rezultatele au fost foarte promițătoare: celulele au atins randamente remarcabile de conversie a energiei și și-au păstrat peste 90% din eficiența inițială după 569 de ore de funcționare continuă la punctul de putere maximă, sub lumină solară simulată.
„Celula optimizată de 2,0 eV a atins o tensiune în circuit deschis de 1,46 V”, a spus Li.
„Atunci când a fost combinată cu subcelule de 1,60 eV și 1,22 eV, aceasta a permis realizarea unei celule solare monolitice cu trei joncțiuni, integral din perovskit, cu o eficiență de 30,1% și o eficiență certificată independent de 29,3%.
Din câte știm, acesta este primul dispozitiv cu trei joncțiuni, integral din perovskit, cu două terminale, care depășește eficiența de 30%”, a adăugat el.
Studiul ar putea deschide noi posibilități pentru realizarea unor sisteme fotovoltaice multijoncțiune „subțiri, ușoare și flexibile”, bazate pe subcelule absorbante de lumină din perovskit.
Până acum, echipa a testat celulele produse doar în condiții de laborator. În studiile viitoare, cercetătorii doresc să evalueze performanța acestora în condiții de funcționare mai apropiate de cele reale.
