PV_2_2020
Default description
14
magazyn fotowoltaika 2/2020
TeCHnOLOGIe
ajlepsze krzemowe ogniwa słoneczne w warunkach labora-
toryjnych osiągają sprawność niespełna 26 proc., natomiast
ogniwa komercyjne już tylko około 15 proc. Oznacza to, że do
wyprodukowania danej ilości energii elektrycznej potrzebne są
większe systemy, a większe systemy oznaczają wyższe koszty.
Jak twierdzi Vikram Dalal, profesor Uniwersytetu Naukowo-
-Technicznego Stanu Iowa: – Problemem obecnej generacji krzemo-
wych ogniw słonecznych jest ich stosunkowo niska sprawność w prze-
twarzaniu energii słonecznej na energię elektryczną.
To skłania naukowców do poszukiwania nowych sposobów
na zwiększenie wydajności ogniw i obniżenie kosztów. Jednym
z pomysłów, który może zwiększyć wydajność nawet o 50%, jest
struktura tandemowa, w której dwa rodzaje ogniw słonecznych
umieszczone są jeden na drugich, a każdy z nich wykorzystuje
do produkcji energii elektrycznej różne, uzupełniające się części
widma słonecznego.
Naukowcy rozpoczęli ostatnio poszukiwania hybrydowych,
organiczno-nieorganicznych materiałów perowskitowych jako
dobrego partnera tandemowego dla komórek krzemowych. Połą-
czenia perowskitowe mają wydajność bliską 25 proc., komple-
mentarne pasmo przenoszenia, mogą być bardzo cienkie (zale-
dwie milionowa część metra) i bardzo łatwo dają się osadzać na
krzemie.
Jednakże, jak stwierdził profesor Vikram Dalal, naukowcy
zdobyli wiedzę, że te hybrydowe perowskitowe ogniwa słoneczne
ulegają zniszczeniu pod wpływem wysokich temperatur.
Inżynierowie zbudowali w swoim laboratorium badawczym
nowe perowskitowe ogniwo słoneczne przystosowane do pracy
w wysokich temperaturach.
Jest to problem, gdy próbuje się umieścić systemy fotowol-
taiczne wszędzie tam, gdzie grzeje słońce – gorące tereny, suche
pustynie w miejscach takich jak południowy zachód Ameryki,
Australia, Bliski Wschód i Indie. Temperatury otoczenia w takich
miejscach mogą sięgać do około 55 °C, a temperatura ogniw sło-
necznych może osiągać ponad 90 °C.
Inżynierowie z Uniwersytetu Stanowego Iowa w projekcie
częściowo wspieranym przez National Science Foundation zna-
leźli sposób, aby skorzystać z przydatnych właściwości materia-
łów perowskitowych przy jednoczesnej stabilizacji ogniw słonecz-
nych w wysokich temperaturach. Swoje odkrycie opisują w arty-
kule opublikowanym niedawno w internecie przez czasopismo
naukowe „American Chemical Society Applied Energy Mate-
rials”. „Przeprowadzone badania dostarczają obiecujących wyni-
ków w dążeniu do komercjalizacji perowskitowych materiałów
stosowanych do budowy ogniw słonecznych i czystszej, bardziej
ekologicznej przyszłości” – czytamy w artykule.
Według profesora Vikrama Dalala, istnieją dwa kluczowe osią-
gnięcia w nowej technologii ogniw słonecznych: po pierwsze,
inżynierowie dokonali kilku poprawek składu materiału perow-
skitowego. Zrezygnowali oni z organicznych składników mate-
riału – w szczególności kationów, materiałów z dodatkowymi pro-
tonami i ładunkiem dodatnim i zastąpili materiałem nieorganicz-
nym, takim jak cez. Dzięki temu udoskonalony materiał był sta-
bilny w wyższych temperaturach.
Po drugie, opracowali technikę produkcji, dzięki której materiał
perowskitowy składa się z jednej cienkiej warstwy – mającej zale-
dwie kilka miliardowych części metra. Ta technika polega na osa-
dzaniu warstwa po warstwie cienkich warstw jodku ołowiu (PbI₂)
i bromku cezu (CsBr) jako prekursorów do produkcji nieorganicz-
nych halogenkowych perowskitowych ogniw słonecznych. Nano-
szenie powłok z fazy gazowej nie pozostawia żadnych zanieczysz-
czeń i jest już stosowane w innych gałęziach przemysłu, dzięki czemu
można je zastosować do produkcji komercyjnej. W wyniku badań
uzyskana sprawność prototypowego ogniwa wyniosła 11,8 proc.
Według naukowców, nowe ogniwo charakteryzują znaczna
stabilność termiczna i pasmo wzbronione wynoszące 1,87 elek-
tronowolta [eV]. Te dwie cechy razem wzięte sprawiają, że urzą-
dzenie PV jest idealne do zastosowań w ogniwach ze złączem tan-
demowym do użytku w środowisku rzeczywistym o wysokim pro-
mieniowaniu słonecznym i bardzo wysokich temperaturach oto-
czenia, przekraczających latem 55 °C.
Opracował Krzysztof Kuklo na podstawie materiałów ze strony:
htt ps://www.news.iastate.edu
Elastyczne perowskitowe ogniwo słoneczne
o sprawności 11,8% przeznaczone do pracy
w wysokich temperaturach
Perowskity ze swoją strukturą krystaliczną i obiecującymi właściwościami elektrooptycznymi mogą stać się aktywnym składni-
kiem, który sprawi, że powstanie następna generacja tanich, wydajnych, lekkich i elastycznych ogniw słonecznych.
Fot. Źródło: https://www.news.iastate.edu
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 57 58 59 60