Perowskitowe, tandemowe ogniwa fotowoltaiczne osiągnęły 30% sprawności

TNO, TU Eindhoven, imec i TU Delft, partnerzy tworzący Solliance, połączyli siły, aby jeszcze bardziej zwiększyć sprawność tandemowych ogniw fotowoltaicznych poza granice dzisiejszych komercyjnych ogniw PV. Po raz pierwszy perowskitowo-krzemowe ogniwa tandemowe przekroczyły barierę 30% sprawności. Tak wysoki wynik umożliwia uzyskanie większej mocy na metr kwadratowy i mniejszy koszt w przeliczeniu na kWh. Wynik został zaprezentowany podczas 8. Światowej Konferencji Fotowoltaicznej Konwersji Energii (WCPEC-8) w Mediolanie.

Dodatkowo, osiągnięcie wysokiej gęstości mocy stworzy więcej możliwości integracji tych ogniw fotowoltaicznych z elementami konstrukcyjnymi i budowlanymi, dzięki czemu więcej powierzchni będzie można pokryć modułami PV. Przełamanie bariery 30% jest więc dużym krokiem w przyspieszeniu transformacji energetycznej i poprawie bezpieczeństwa energetycznego poprzez zmniejszenie zależności od paliw kopalnych.

Ogniwa tandemowe mogą osiągnąć wyższą sprawność niż klasyczne panele fotowoltaiczne ze względu na lepsze wykorzystanie widma słonecznego. Obecnie powstające tandemy łączą komercyjną technologię krzemową z technologią perowskitową: ta ostatnia charakteryzuje się wysoce wydajną konwersją światła ultrafioletowego i widzialnego oraz doskonałą przejrzystością dla światła bliskiej podczerwieni.

Ogniwa tandemowe w wielu odmianach

W urządzeniach tandemowych ogniwa górne i dolne działają niezależnie od siebie, co umożliwia zastosowanie różnych elementów na spodzie. Komercyjna technologia PERC, jak również technologie premium, takie jak heterozłącza czy TOPCon lub technologie cienkowarstwowe, takie jak CIGS, mogą być zaimplementowane w urządzeniu tandemowym praktycznie bez żadnych modyfikacji konstrukcji.

Naukowcy z Holandii i Belgii z poprawili wydajność półprzezroczystych ogniw perowskitowych do 19,7% przy powierzchni 3×3 mm, co zostało potwierdzone przez ESTI (Włochy).

Ten typ ogniw słonecznych charakteryzuje się wysoką przezroczystością, która pozwala na to aby ponad 93% światła bliskiej podczerwieni dotarło do dolnego elementu. Taka wydajność została osiągnięta dzięki optymalizacji wszystkich warstw półprzezroczystych ogniw perowskitowych przy użyciu zaawansowanych symulacji optycznych i elektrycznych jako wytycznych dla prac eksperymentalnych w laboratorium – mówi dr Mehrdad Najafi z TNO.

Te, najwyższe na świecie sprawności, uzyskane w połączeniu z istniejącymi technologiami są kolejnym kamieniem milowym w kierunku wdrożenia do produkcji przemysłowej.

Firma Saule Technologies produkuje we Wrocławiu panele fotowoltaiczne z perowskitów

Teraz znamy składniki i jesteśmy w stanie kontrolować warstwy, które są potrzebne do osiągnięcia ponad 30% sprawności. W połączeniu z doświadczeniem w zakresie skalowalności i wiedzą zebraną w ostatnich latach w celu wprowadzenia materiałów i procesów na dużych powierzchniach, możemy skupić się wraz z naszymi partnerami przemysłowymi na wprowadzeniu tej technologii do produkcji masowej – mówi prof. Gianluca Coletti, Program Manager Tandem PV technology and application w TNO.

Źródło: Eindhoven University of Technology