Magazyn Fotowoltaika 1_2020
Default description
19
magazyn fotowoltaika 1/2020
technologie
odczas gdy krzem przekształca głównie czerwoną część
widma światła słonecznego w energię elektryczną, związki
perowskitowe wykorzystują głównie jego niebieską część. Tande-
mowe ogniwo słoneczne wykonane z krzemu i perowskitu osiąga
w ten sposób znacznie wyższą sprawność niż każde pojedyncze
ogniwo z osobna.
Prof. Bernd Stannowski i prof. Steve Albrecht wraz z zespołami
naukowców już kilkakrotnie wspólnie ustanawiali nowe rekordy
sprawności w zakresie monolitycznych tandemowych ogniw sło-
necznych. Pod koniec 2018 roku grono uczonych zaprezentowało
tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z krzemu z metalohalo-
genkowym perowskitem, które osiągnęło sprawność 25,5 proc.
Obecnie naukowcy z instytutu HZB mogą ogłosić kolejny
rekord. Wartość 29,15 proc. została certyfikowana przez Insty-
tut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (ISE) i obec-
nie pojawia się na początku rankingu National Renewable Energy
Lab (NREL) z USA. Klasyfikacja NREL odzwierciedla rosnące
poziomy sprawności prawie wszystkich typów ogniw słonecznych
od 1976 roku. Związki perowskitowe są uwzględniane w powyż-
szej klasyfikacji dopiero od 2013 roku i od tego czasu sprawność
tej klasy materiałów wzrosła bardziej niż jakiegokolwiek innego
materiału.
– We współpracy z grupą prof. Vytautasa Getautisa (Politechnika
Kowieńska) opracowaliśmy dla tego ogniwa specjalną warstwę kon-
taktową elektrody, a także udoskonaliliśmy warstwy pośrednie – wyja-
śniają Eike Köhnen i Amran Al-Ashouri, doktoranci z grupy prof.
Steve’a Albrechta. Nowa warstwa kontaktowa elektrody pozwo-
liła również na poprawę składu mieszanki perowskitowej opraco-
wanej w laboratorium HZB. Związek ten jest teraz bardziej sta-
bilny, gdy jest oświetlony w tandemowym ogniwie słonecznym
i poprawia równowagę prądów elektrycznych przekazywanych
przez górne i dolne ogniwo. Dolne ogniwo krzemowe opraco-
wane przez grupę prof. Bernda Stannowskiego posiada specjalną
warstwę wierzchnią z tlenku krzemu, która optycznie łączy górne
i dolne ogniwo.
Wszystkie procesy technologiczne stosowane do wykonania
tego typu ogniwa o wielkości 1 cm2 mogą również być odpowied-
nio zastosowane na dużych powierzchniach. Wstępne testy udo-
wodniły, że skalowanie za pomocą procesów osadzania próżnio-
wego jest bardzo obiecujące.
Realistyczna praktyczna granica sprawności ogniw tandemo-
wych wykonanych z krzemu i perowskitu wynosi około 35 proc.
Następnym krokiem zespołu naukowców z instytutu HZB jest
przekroczenie 30-procentowej bariery sprawności, co jak wyja-
śnia prof. Steve Albrecht, jest obecnie na etapie wstępnych pomy-
słów, będących przedmiotem dyskusji.
Prof. Steve Albrecht prowadzi badania nad organiczno-nie-
organicznym materiałem perowskitowym, który jest jedną z naj-
większych niespodzianek w badaniach nad ogniwami słonecz-
nymi. W ciągu zaledwie sześciu lat sprawność perowskitowych
ogniw słonecznych zwiększyła się pięciokrotnie. Ponadto, war-
stwy perowskitu mogą być produkowane z roztworu, a w przy-
szłości także drukowane w sposób efektywny ekonomicznie na
dużych powierzchniach.
Opracował Krzysztof Kuklo na podstawie materiałów ze strony:
https://www.helmholtz-berlin.de
Nowe ogniowo perowskitowo-krzemowe
o rekordowej sprawności 29,15 proc.
W wyścigu o coraz wyższy poziom sprawności ogniw fotowoltaicznych grupa naukowców z instytutu Helmholtz Zentrum Berlin
(HZB) po raz kolejny wysunęła się do przodu. Zespoły inżynierów pod kierownictwem prof. Steve’a Albrechta i prof. Bernda Stan-
nowskiego opracowały tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z półprzewodnikowego perowskitu i krzemu, które przetwarza
29,15 proc. padającego światła na energię elektryczną. Wartość ta została oficjalnie potwierdzona przez Instytut Fraunhofera ds.
Systemów Energii Słonecznej (ISE) co oznacza, że przekroczenie 30-procentowego progu sprawności jest teraz w zasięgu ręki.
Fot. 1. Nowe tandemowe ogniwo słoneczne perowskitowo-krzemowe zostało wykonane w typowej labora-
toryjnej skali, tj. 1 cm2. Skalowanie jest jednak możliwe.
Źródło: https://www.helmholtz-berlin.de/ © Eike Köhnen/HZB
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56