Το EPFL και το CSEM σημείωσαν επίδοση που ξεπέρασε την προηγούμενη (27,10%)
Ερευνητές από το Ελβετικό Κέντρο Ηλεκτρονικής και Μικροτεχνολογίας (CSEM) και την École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) ισχυρίζονται ότι πέτυχαν απόδοση μετατροπής ισχύος που υπερβαίνει το 30% για ένα ηλιακό κύτταρο τριπλής σύνδεσης που συνδυάζει δύο κελιά περοβσκίτη λεπτής μεμβράνης και ένα κελί πυριτίου σε μία μόνο συσκευή.
Το αποτέλεσμα πιστοποιήθηκε από το Ινστιτούτο Μικροσυστημάτων και Τεχνολογίας Πληροφοριών της Σαγκάης (SIMIT) της Κίνας.
Οι επιστήμονες δήλωσαν ότι το νέο αποτέλεσμα αντιπροσωπεύει ένα παγκόσμιο ρεκόρ για αυτήν την τεχνολογία κυψελών, ξεπερνώντας το προηγούμενο ρεκόρ 27,10% που είχε θέσει μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής το Εθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης (NUS).
Προκλήσεις στα ηλιακά κύτταρα τριπλής σύνδεσης
Οι ερευνητές αναφέρουν ότι αντιμετώπισαν δύο σημαντικές προκλήσεις στα ηλιακά κύτταρα τριπλής σύνδεσης: χαμηλή τάση στο άνω στρώμα περοβσκίτη και περιορισμένο ρεύμα στο μεσαίο στρώμα.
Αντιμετώπισαν αυτά τα ζητήματα μέσω 3 βασικών τροποποιήσεων στα υλικά και τον οπτικό σχεδιασμό της συσκευής.
Πρώτον, εισήγαγαν ένα μόριο που καθοδηγεί την ανάπτυξη κρυστάλλων περοβσκίτη και παθητικοποιεί ελαττώματα, επιτρέποντας στο άνω κύτταρο να φτάσει σε τάσεις 1,4V υπό το φως του ήλιου.
Στη συνέχεια, ανέπτυξαν μια νέα διαδικασία κατασκευής τριών βημάτων για το μεσαίο κύτταρο, βελτιώνοντας την απορρόφηση του εγγύς υπέρυθρου φωτός.
Τέλος, ενσωμάτωσαν νανοσωματίδια οξειδίου του πυριτίου (SiOx) μεταξύ του κάτω κελιού πυριτίου και του μεσαίου στρώματος περοβσκίτη για να αντανακλούν επιπλέον ηλιακό φως πίσω στο μεσαίο κύτταρο, ενισχύοντας περαιτέρω το ρεύμα του.
«Δείχνουμε ότι με έξυπνο σχεδιασμό και επεξεργασία, μπορούμε να προσεγγίσουμε τα επίπεδα απόδοσης που παραδοσιακά προορίζονται για τα πιο ακριβά ηλιακά κύτταρα πολλαπλών συνδέσεων III-V που χρησιμοποιούνται στο διάστημα, τα οποία αποτελούνται από πολλαπλά στρώματα ημιαγωγών.
Αυτά μπορούν να φτάσουν σε απόδοση έως και 37% και να κοστίσουν περίπου 1.000 φορές περισσότερο από τα επίγεια κελιά ανά watt. Η προσέγγισή μας ανοίγει την πόρτα σε μια νέα γενιά βιομηχανικά βιώσιμων, υψηλής απόδοσης φωτοβολταϊκών πολλαπλών συνδέσεων.
Η πρώτη μας επίδειξη το 2018 είχε απόδοση μόνο 13%, επομένως η επίτευξη απόδοσης άνω του 30% σήμερα σε μια συσκευή τριπλής σύνδεσης είναι ένα αξιοσημείωτο επίτευγμα», δήλωσε ο Christophe Ballif (επικεφαλής του PV-Lab).
«Τα ηλιακά κελιά τριπλής σύνδεσης έχουν ακόμη υψηλότερο δυναμικό απόδοσης σε σύγκριση με τα μονής σύνδεσης και τα tandem - πολύ πάνω από 40%.», δήλωσε ο Kerem Artuk (επικεφαλής συντάκτης της έρευνας).
Η νέα συσκευή κελιού παρουσιάστηκε στη μελέτη «Ηλιακά κελιά τριπλής σύνδεσης με βελτιωμένη διαχείριση φορέων και φωτονίων», που δημοσιεύτηκε στο nature.
Η ερευνητική ομάδα περιελάμβανε ακαδημαϊκούς από το Γερμανικό Ινστιτούτο Fraunhofer για Συστήματα Ηλιακής Ενέργειας ISE και το Πανεπιστήμιο του Κουίνσλαντ της Αυστραλίας, μεταξύ άλλων.
www.worldenergynews.gr
