Fullscreen

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