Naukowcy z Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) Departamentu Energii USA zademonstrowali ogniwo z cynowo-ołowiowego perowskitu, które przezwycięża problemy ze stabilnością i poprawia jego wydajność. Nowe ogniwo, konstrukcja tandemowa z dwiema warstwami perowskitów, osiągnęło wydajność 25,5%.
Perowskity okazały się wysoce wydajnym materiałem do budowy ogniw słonecznych. Ciągłe prace badawcze wciąż zwiększają trwałość tej technologii. Nowa komórka opracowana w NREL zachowała 80% swojej maksymalnej wydajności po 1500 godzinach ciągłej pracy, czyli ponad 62 dniach. – Jest to test przyspieszonego starzenia w laboratorium – powiedział Kai Zhu, starszy naukowiec w NREL i współautor nowego artykułu opisującego badania. – Na tym poziomie dla najlepszej wydajności tandemu, opisana w literaturze stabilność wynosi zwykle kilkaset godzin – dodaje.
Perowskit odnosi się raczej do struktury krystalicznej niż do konkretnego pierwiastka, takiego jak krzem, a ogniwa słoneczne są wykonane z roztworu chemicznego przytwierdzonego do podłoża. Współautorzy publikacji opisującej ogniwo – Kai Zhu, Jinhui Tong – stwierdzili, że tandemowe ogniwo perowskitowe, w którym połączone są dwie warstwy dla uchwycenia nieco innego wycinka widma słonecznego, może osiągnąć sprawność powyżej 30%. Nowe ogniwo wykazało poprawę generowanego napięcia, wynoszącą 2,1142 V. Dla porównania najlepsze certyfikowane urządzenie tandemowe zarejestrowało 2,048 V.
Szczegóły dotyczące nowego ogniwa opisano w artykule „Kontrola nośników w perowskitach z wąską przerwą wzbronioną Sn-Pb za pomocą inżynierii kationowej 2D dla tandemowych ogniw słonecznych wykonanych w całości z perowskitu o zwiększonej wydajności i stabilności”, który ukazał się w czasopiśmie Nature Energy .
Badania są kontynuacją prac opublikowanych w artykule z 2019 r. w czasopiśmie Sciencetandemowe. Przedstawione tam ogniwo perowskitowe cynowo-ołowiowe osiągnęło sprawności konwersji zmierzonej na poziomie 23,1%. Ogniwa słoneczne wytwarzają energię elektryczną, gdy światło słoneczne wyzwala ruch elektronów. Dłuższy czas życia nośnika związany z ruchem poprawia sprawność ogniwa. Ulepszając ten wcześniejszy eksperyment, naukowcy dodali jodek fenyloetyloamoniowy wraz z tiocyjanianem guanidyniowym. Ulepszony perowskit cynowo-ołowiowy zwiększył żywotność nośnika. Połączone dodatki zmniejszyły również gęstość defektów związanych z utlenianiem cyny do poziomu bezprecedensowego dla perowskitów cynowo-ołowiowych i podobnego do wartości dla perowskitów zawierających tylko ołów.
Badania sfinansowało Biuro Technologii Energii Słonecznej Departamentu Energii USA. NREL jest głównym krajowym laboratorium Departamentu Energii USA zajmującym się badaniami i rozwojem w zakresie energii odnawialnej i efektywności energetycznej. NREL jest obsługiwany dla Departamentu Energii przez Alliance for Sustainable Energy, LLC.
Źródło: NREL, komunikat prasowy 14.06.2022 r.
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
