Jak wyjaśniają przedstawiciele Korea Institute of Energy Research, zaprojektowana przez nich konstrukcja osiągnęła wydajność wynoszącą 21,68%. W zestawieniu ze zwykle stosowanymi panelami nie jest to oczywiście porażający wynik, ale w tym przypadku liczy się fakt, iż mówimy o półprzezroczystych ogniwach opartych na krzemie.
Czytaj też: Wielki postęp w rozwoju fotowoltaiki. Te ogniwa mają wyjątkowo niewielką grubość
Co istotne, technologia ta może być łączona z tandemową, a same półprzezroczyste ogniwa mogą świetnie nadawać się do montowania w oknach. Szczegółowe informacje na temat całej koncepcji zostały zamieszczone w Advanced Energy Materials. Istotną zaletą może być również wysoka trwałość – przynajmniej w zestawieniu z konkurencyjnymi rozwiązaniami opartymi na perowskitach.
Półprzezroczyste ogniwa słoneczne pochodzące z Korei Południowej powstały dzięki połączeniu dwóch koncepcji. Członkowie zespołu badawczego zastąpili metalowe elektrody – to właśnie za sprawą tych ostatnich zwyczajowo stosowane ogniwa słoneczne są nieprzezroczyste. W ich miejsce wprowadzili przezroczyste elektrody przepuszczające światło.
Półprzezroczyste ogniwa słoneczne zaprojektowane przez inżynierów z Korei Południowej osiągnęły sprawność konwersji energii wynoszącą 21,68%
Niestety, takie zmiany wcale nie muszą oznaczać niczego dobrego. Wszystko ze względu na fakt, że wysokoenergetyczne cząstki docierające do ogniwa słonecznego po tym, jak zostały przepuszczone przez przezroczystą warstwę, napędzają degradację warstwy transportującej dziury. W przypadku ogniw perowskitowych jest ona niezwykle istotna, gdyż warunkuje przenoszenie fotogenerowanych dziur do obwodu zewnętrznego.
Z tego względu inżynierowie z Azji musieli znaleźć sposób na uporanie się z tym istotnym problemem. Pomóc miała warstwa tlenku metalu umieszczona w formie buforu między warstwą transportującą dziury a przezroczystą warstwą elektrody. W takich okolicznościach doszło do zmniejszenia transportowanego ładunku i spadku stabilności urządzenia. Okazało się, że kluczem do sukcesu może być lit, którego jony – wprowadzone do warstwy transportującej dziury – zwiększają jej przewodność. Co więcej, okazały się również wpływać na jej strukturę elektroniczną. Najlepszą odpowiedzią okazało się wykorzystanie tlenku litu, dzięki czemu wzrosła stabilność warstwy tlenku metalu.
Czytaj też: Ta elektrownia spalała węgiel, a teraz podłoży podwaliny pod nową erę energetyki
Jak taka konstrukcja wypada w praktyce? Najważniejsza wydaje się rekordowa sprawność konwersji energii, która wyniosła 21,68%. Nie można jednocześnie pomijać stabilności tego półprzezroczystego ogniwa słonecznego, którą mierzono po 400 godzinach w ciemnym magazynie i ponad 240 godzinach w warunkach operacyjnych. Jeszcze ciekawiej zrobiło się, gdy autorzy postanowili połączyć swoją technologię z tandemowymi ogniwami. W takiej konfiguracji udało się osiągnąć aż 31,5% wydajności, przy czym półprzezroczysta warstwa znajdowała się na górze. Jak przekonują inżynierowie, ich technologia powinna być łatwa do wdrożenia w codziennych zastosowaniach.