Obecny rekord świata wydajności tandemowych ogniw słonecznych wykonanych z bazowego ogniwa krzemowego i perowskitowego ogniwa górnego, po raz kolejny należy do Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy (HZB). Nowe tandemowe ogniwo słoneczne przetwarza 32,5% padającego promieniowania słonecznego na energię elektryczną. Sprawność konwersji została oficjalnie potwierdzona przez Instytut certyfikujący European Solar Test Installation (ESTI) we Włoszech, który dokonał pomiarów ogniwa tandemowego HZB. Ponadto wynik ten został wpisany do przeglądu technologii ogniw słonecznych prowadzonego przez National Renewable Energy Lab (NREL), USA.
Firma HZB po raz kolejny była w stanie znacznie zwiększyć wydajność tandemowego ogniwa słonecznego perowskit/krzem (p/k). – To naprawdę duży skok naprzód, którego nie spodziewaliśmy się kilka miesięcy temu. Wszystkie zespoły pracujące w HZB, zwłaszcza zespoły z PV Competence Center (PVcomB) i HySPRINT Innovation Lab, z wielkim zaangażowaniem, ściśle współpracowały ze sobą – mówi prof. Steve Albrecht.
Zespół prof. Steve Albrecht zastosował ulepszony związek perowskitowy i wyrafinowaną modyfikację powierzchni. Doktoranci dr. Silvia Mariotti i dr. Eike Köhnen, pierwsi współautorzy badania, zastosowali specjalne analityczne metody pomiarowe, aby lepiej zrozumieć podstawowe procesy związane z rekombinacją ładunku. Na ich podstawie opracowali modyfikację interfejsu tłumiącą straty. Te osiągnięcia zostały następnie z powodzeniem przeniesione do tandemowych ogniw słonecznych i połączone z dalszymi ulepszeniami optycznymi przez studentkę Leę Zimmermann.
Sukces był możliwy dzięki pracy wszystkich ekspertów technicznych i naukowych, którzy byli zaangażowani w produkcję i rozwój ogniw tandemowych w ostatnich latach. Połączenie wielu modyfikacji zaowocowało maksymalnymi wartościami napięcia fotoelektrycznego (napięcia obwodu otwartego) i nowym rekordem wydajności tej fascynującej technologii tandemowej.
W ostatnich latach obserwuje się stały wzrost wartości sprawności tandemów, osiągany przez różne instytucje badawcze i firmy fotowoltaiczne na całym świecie. W ciągu ostatnich kilku miesięcy ustanawiano nowe rekordowe sprawności ogniw p/k. Na koniec 2021 r., zespoły HZB osiągnęły rekordową wartość nieco poniżej 30% (29,8%) dzięki wprowadzeniu do ogniw specjalnych, okresowych nanotekstur. Latem tego roku szwajcarska Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) ponownie znacznie przekroczyła tę wartość i jako pierwsza na świecie pokonała barierę 30% dzięki certyfikowanemu ogniwu tandemowemu o sprawności 31,3%.
Teraz rekord wartości konwersji wynoszący 32,5% powrócił do HZB. – Jesteśmy bardzo zadowoleni z ponownego znacznego skoku wydajności. Pokazuje to wysoki potencjał tandemowych ogniw słonecznych perowskit/krzem oraz rolę jaka mogą odegrać w zrównoważonych dostawach energii, które staną się punktem zwrotnym w nadchodzących latach – mówi Albrecht.
Dyrektor naukowy HZB, prof. Bernd Rech, podkreśla – Wydajność ogniw słonecznych tandemów HZB na poziomie 32,5% mieści się obecnie w zakresach, które wcześniej były osiągane tylko przez drogie półprzewodniki III/V. Wykres NREL jest przejrzysty graficznie i obrazuje spektakularne ostatnie dwa wzrosty wydajności ogniw EPFL i HZB.
Źródło: Helmholtz Centre Berlin for Materials and Energy
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
