Bangladescy naukowcy z Uniwersytetu Rajshahi podjęli się próby zaprojektowania tandemowych ogniwa słonecznych opartych na mało znanych absorberach takich jak tellurek kadmu (CdTe) i dwutlenku krzemu (FeSi2). Wykorzystali do tego popularne narzędzie do modelowań numerycznych SCAPS-1. Z wynikami możemy zapoznać się w czasopiśmie Heliyon.
Czytaj też: Szwecja błyszczy od najnowszego rekordu. Ich ogniwa słoneczne są jeszcze w ukryciu
Oprogramowanie stworzone przez belgijskich naukowców SCAPS-1 coraz chętniej jest wykorzystywane przez zespoły badawcze z całego świata, które upatrują sporo nadziei w mniej znanych technologiach fotowoltaicznych. Uczeni z Bangladeszu wzięli na tapet dwa ciekawe związki, które teoretycznie w tandemowym, dwuzłączowym ustawieniu mogą przyczyniać się do osiągania rewelacyjnej wydajności.
Ogniwa słoneczne, które osiągnęły niezwykłą wydajność. Szkoda, że to tylko komputerowy model
FeSi2 w ostatnich czasach przykuwa coraz więcej uwagi w świecie naukowym. Związek cechuje się dobrą stabilnością termiczną oraz wybitnymi właściwościami elektrycznymi. Co więcej, samo żelazo i krzem występują powszechnie na Ziemi, więc z ich pozyskaniem nie byłoby większego problemu (ani dla środowiska, ani dla portfela odbiorców końcowych).
Czytaj też: Trójzłączowe perowskitowe ogniwa słoneczne w rękach Niemców. Jak to działa?
Modelowanie hipotetycznego modelu polegało z grubsza na tym, że ustawiono w programie wiele zmiennych dotyczących ogniwa słonecznego. Przyjęto, że będzie to struktura tandemowa, w której górne podogniwo będzie zbudowane z tellurku kadmu, a dolne – ze wspomnianego FeSi2. Z uwagi na to, że absorbery różnią się chociażby wartością pasma wzbronionego i powinowactwa elektronowego, zastosowano konkretne połączenia tunelowe o monolitycznej architekturze – tłumaczą naukowcy cytowani w komunikacie PV Magazine.
Co się okazało w rezultacie? Połączenie dwóch podogniw dało znakomity wynik sprawności konwersji energii. Górna część wykazała wydajność na poziomie 26,13 proc., a dolna – 35,25 proc. Całościowo takie urządzenie mogłoby osiągnąć wydajność rzędu 43,91 proc. Jest to niemal dwa razy więcej niż w przypadku obecnie stosowanych paneli słonecznych. Napięcie jałowe hipotetycznego ogniwa CdTe-FeSi2 wyniosło 1,928 V, prąd zwarciowy 25,338 mA/cm2, współczynnik wypełnienia 88,88 proc.
Czytaj też: Są pierwsi, którzy stworzyli tak złożone ogniwa słoneczne. Twórcy nie pochodzą z Chin
Podane wartości są naprawdę wysokie, ale niestety wciąż są tylko efektem modelowo komputerowego. Opisywane ogniwa słoneczne jeszcze nie zostały w ogóle stworzone. Badania na żywym modelu zapewne ujawniłyby wiele niedoskonałości materiałów oraz defektów. Naukowcy nie podali jednakże, czy podejmą się próby wyprodukowania laboratoryjnego prototypu. Na razie możemy na podstawie artykułu z Heliyon tylko snuć wizje przyszłości, w której fotowoltaika osiąga zawrotne moce przerobowe i sprawność konwersji energii powyżej 40 proc.