Tím výskumníkov vedený profesorkou Anitou Ho{0}}Baillie, katedrou nanovedy Johna Hooka na Univerzite v Sydney v Austrálii, vytvoril nový rekord v solárnej technológii pre najväčší svetový trojitý-prechodový perovskit-perovskit-silikónový tandemový solárny článok.
Ich 16 cm2trojitá-bunka má stabilnú-účinnosť premeny energie 23,3 % (nezávisle certifikovaná), čo je najvyššia hodnota zaznamenaná pre veľkoplošné-zariadenie tohto druhu. Jej tím vytvoril aj 1-cm2článok s 27,06% účinnosťou, ktorý stanovil nové štandardy tepelnej stability (pozri video).
Snaha o zvýšenie efektívnosti je poháňaná „väčším priestorom pre efektívnosť premeny energie{0}}pretože teoretický limit účinnosti pre trojitý spoj je ~51 %, zatiaľ čo pre dvojitý spoj je to okolo 45 %, hovorí Ho-Baillie, ktorý je tiež pridružený k Net Zero Institute na Univerzite v Sydney. "Jedna križovatka je 33%, ak bandgap solárneho článku nie je obmedzený, ale iba 30% pre kremík."
Viacnásobné tandemové solárne články zahŕňajú na seba naskladané solárne články s rôznou šírkou pásma-s najvyšším na-slnečnej strane-, aby každá bunka mohla efektívnejšie premieňať časti slnečného spektra na elektrickú energiu a minimalizovala pod-pásmové a tepelné straty.
„Napríklad v dvoj{0}}bunke so širokým pásmom premení horný široký-pásmový spoj vyššiu energiu fotónov na elektrickú energiu a robí to efektívnejšie ako užší prechodový pás,-čo znižuje tepelné straty,“ vysvetľuje Ho-Baillie. "Fotón s nižšou-energiou prechádza horným širokým-priestorom pásma a bude absorbovaný užším spodným spojom s medzerou pásma na konverziu elektrickej energie. Ak tam spodný spoj nebol, takéto fotóny s nižšou{8}}energiou vedú k sub-strate neabsorpcie so sub{9}}pásmovou medzerou."
Optické vzory
Na ilustráciu zahrnutých optických dizajnov sú dve najlepšie perovskitové spojenia tímu elektricky prepojené prostredníctvom zlatých nanočastíc. „Použili sme optické modelovanie na simuláciu vplyvu pokrytia nanočasticami na optickú stratu a elektrické modelovanie na simuláciu ohmického kontaktu vytvoreného nanočasticami,“ vysvetľuje Ho{1}}Baillie. "Rovnováha je dosiahnutá, keď je prítomný dostatočný počet nanočastíc pre minimálnu optickú stratu bez ohrozenia elektrického výkonu."
Ho-Baillieho tím tiež zlepšil stabilitu a výkon perovskitového spojenia so širokou bandgap (1,91{2}}eV) „nahradením rubídia menej stabilným metylamóniom v perovskite a nahradením piperazínium-dichloridu (PDCI) menej stabilným fluoridom lítnym ako povrchovou pasivujúcou vrstvou.
Ho{0}}Baillieho vytrvalosť v snahe predstaviť si ultratenké zlato sa naozaj vyplatila. „Potrebuje byť kritické množstvo zlata, aby sa vytvorili klastre, aby sa z nich najskôr stal semikontinuálny film,“ hovorí. "Viac zlata umožní rast súvislého filmu. Pod kritickým množstvom 'klastra' bude zlato vo forme nanočastíc. Čo robí naše zistenia zaujímavými je, že filmy-nekontinuálne alebo nie spojité-nie sú potrebné na spojenie dvoch spojov. Nanočastice, aj keď sú izolované, postačujú na minimalizáciu ohmických strát medzi spojmi na optických prenosoch{8} pre vertikálny prenos."
Čo tento rekord efektívnosti znamená pre pole? „Naša ukážka poskytuje prehľad o dôležitých materiálových vlastnostiach pre budúce zlepšenia efektívnosti,“ hovorí Ho{0}}Baillie. "Analýza strát tiež poskytuje odporúčania pre budúce zlepšenia efektívnosti-pre malé- aj veľké-zariadenia. Ďalší na rade: 30% trojitý spoj, posun k 40%."
Práca tímu zahŕňala partnerov z Číny, Nemecka a Slovinska a získala podporu od Austrálskej agentúry pre obnoviteľnú energiu a Austrálskej výskumnej rady.
