Tým výzkumníků vedený profesorkou Anitou Ho-Baillie, katedrou nanovědy Johna Hooka na University of Sydney v Austrálii, vytvořil nový rekord v solární technologii pro největší světový tří-přechodový perovskit-perovskit-křemíkový tandemový solární článek.
Jejich 16 cm2trojitá-přechodová buňka má ustálenou-účinnost přeměny energie 23,3 % (nezávisle certifikovaná), což je nejvyšší hodnota hlášená u velkoplošných zařízení svého druhu. Její tým také vytvořil 1-cm2článek s účinností 27,06 %, který stanovil nové standardy tepelné stability (viz video).
Snaha o zvýšení efektivity je řízena „větším prostorem pro účinnost přeměny energie{0}}protože teoretický limit účinnosti pro trojitý spoj je ~51 %, zatímco pro dvojitý spoj je to kolem 45 %, říká Ho-Baillie, který je také přidružen k Net Zero Institute University of Sydney. "Jedna křižovatka je 33%, pokud není omezená bandgap solárního článku, ale pouze 30% pro křemík."
Vícepřechodové tandemové solární články zahrnují vrstvení solárních článků s různými mezerami{0}}s nejvyšším na sluneční-straně obrácené-, aby každý článek mohl efektivněji přeměňovat části slunečního spektra na elektrickou energii a minimalizovaly dílčí-pásma a tepelné ztráty.
„Například v buňce se dvěma-přechody převádí horní široký-bandgap přechod vyšší energii fotonů na elektrickou energii a dělá to efektivněji než užší bandgap spojení-, což snižuje tepelné ztráty,“ vysvětluje Ho-Baillie. "Foton s nižší-energií prochází horním širokým-pásmovým spojením a bude absorbován užším spodním spojením bandgap za účelem přeměny elektrické energie. Pokud tam spodní spojení nebyl, fotony s nižší -energií vedou k sub-neabsorpční ztrátě pásma."
Optické návrhy
Pro ilustraci zahrnutých optických návrhů jsou dva nejlepší perovskitové spoje týmu elektricky propojeny prostřednictvím zlatých nanočástic. „Použili jsme optické modelování k simulaci vlivu pokrytí nanočásticemi na optické ztráty a elektrické modelování k simulaci ohmického kontaktu vytvářeného nanočásticemi,“ vysvětluje Ho{1}}Baillie. "Vyvážení je dosaženo, když je přítomen dostatečný počet nanočástic pro minimální optické ztráty, aniž by došlo ke snížení elektrického výkonu."
Ho-Baillieho tým také zlepšil stabilitu a výkon perovskitového spojení s širokým bandgapem (1,91-eV) tím, že „nahradil rubidium méně stabilním methylamoniem v perovskitu a nahradil piperazinium-dichlorid (PDCI) méně stabilním fluoridem lithným jako povrchovou pasivační vrstvou.
Ho{0}}Baillieho vytrvalost ve snaze vizualizovat ultratenké zlato se opravdu vyplatila. "Musí existovat kritické množství zlata, aby se vytvořily shluky, aby se staly nejprve semikontinuálním filmem," říká. "Více zlata umožní růst souvislého filmu. Pod kritickým množstvím "shluku" bude zlato ve formě nanočástic. Naše zjištění jsou zajímavá tím, že filmy-nekontinuální nebo nesouvislé-není potřeba ke spojení dvou spojů. Nanočástice, i když jsou izolované, jsou dostatečné pro minimalizaci ohmických ztrát optického přenosu mezi spoji{8} pro vertikální přenos."
Co tento rekord efektivity znamená pro pole? „Naše ukázka poskytuje pohled na důležité vlastnosti materiálů pro budoucí zlepšení efektivity,“ říká Ho-Baillie. "Analýza ztrát také poskytuje doporučení pro budoucí zlepšení účinnosti-pro zařízení s malou- i velkou-oblastí. Další na řadě: 30% trojitý spoj, posun ke 40%."
Práce týmu zahrnovala partnery z Číny, Německa a Slovinska a získala podporu od Australské agentury pro obnovitelné zdroje energie a Australské výzkumné rady.
