Chiny opracowały rekordowo wydajne perowskitowo-organiczne tandemowe ogniwa słoneczne
Zespół naukowców z Instytutu Chemii Chińskiej Akademii Nauk dokonał właśnie znaczącego przełomu, prezentując całemu światu swoje nowej generacji ogniwo słoneczne o niespotykanej dotąd efektywności. W grę wchodzi perowskitowo-organiczne tandemowe ogniwo słoneczne, które ustanowiło rekord konwersji fotoelektrycznej na poziomie 26,4%. Osiągnięcie to należy traktować nie jako ot kolejne zwiększenie efektywności paneli słonecznych, a podkreślenie potencjału hybrydowych technologii solarnych do jeszcze lepszego wykorzystania szerszego spektrum światła słonecznego, a tym samym zwiększenia ogólnej efektywności energetycznej.
Czytaj też: Chiny eksploatują złoża na całego. W ciągu roku odkryto 124 wcześniej nieznane stanowiska
Perowskitowo-organiczne tandemowe ogniwo słoneczne wykorzystuje dwuwarstwowy układ, aby zoptymalizować pochłanianie światła słonecznego. Podczas gdy szerokopasmowy materiał perowskitowy pochłania krótsze długości fal światła, wąskopasmowa organiczna warstwa aktywna pochłania te dłuższe fale, a w tym promieniowanie bliskiej podczerwieni. Taka warstwowa konstrukcja pozwala ogniwu słonecznemu na efektywniejsze wykorzystanie okazalszej części spektrum słonecznego w porównaniu do tego, co mogą osiągnąć tradycyjne ogniwa jednokomorowe, a to znacznie zwiększa jego efektywność. Poprzez integrację dwóch różnych materiałów, które celują w różne części spektrum światła, ogniwa tandemowe mogą przekroczyć ten limit, jak właśnie zademonstrowano w najnowszych badaniach.
Czytaj też: 20 lat w ciągu roku. Chiny mają największy sprzęt do testów turbin wiatrowych
Nie wszystko jest jednak takie kolorowe, bo im więcej warstw posiada ogniwo słoneczne, tym więcej strat energetycznych je dręczy, a to z powodu rekombinacji na interfejsach materiałowych. Nie można więc zaprojektować byle “słonecznej kanapki” bez odpowiedniego projektu i dlatego też chińscy badacze wpadli w światło reflektorów, a to dlatego, że zastosowali izomeryczne sole diamoniowe do pasywacji warstwy perowskitowej. Ten dodatek znacznie zmniejszył rekombinację interfejsową i straty napięcia, a dzięki starannej kontroli interakcji molekularnych na powierzchni warstwy perowskitowej, zespół był w stanie dodatkowo poprawić efektywność i stabilność ogniwa. Nadal jednak jest wiele do poprawienia.
Czytaj też: Ogniwa słoneczne w technologii HBC z nowym rekordem. Chiny potwierdzają dominację
Chociaż to osiągnięcie stanowi duży krok naprzód w segmencie perowskitowo-organicznych ogniw tandemowych, to nadal przed ich komercjalizacją na dużą skalę badacze muszą pokonać kilka wyzwań. Mowa o stabilności długoterminowej, skalowalności oraz opłacalności. Jeśli naukowcy stworzą ogniwa, które nie będą budzić wątpliwości w tych trzech kwestiach, a na dodatek będą wysoce wydajne, to lekka i elastyczna konstrukcja perowskitowo-organicznych ogniw tandemowych otworzy przed nimi szerokie możliwości zastosowania. Panele złożone z tych ogniw oferują bowiem wszechstronne rozwiązania w dziedzinie wdrażania energii odnawialnej, a to zwłaszcza przez fakt, że łatwość produkcji i wysoka wydajność energetyczna czynią je szczególnie atrakcyjnymi dla instalacji na dużą skalę, gdzie kluczowe znaczenie mają przestrzeń i efektywność.