Κινέζοι ερευνητές ανέπτυξαν μια καινοτόμο τεχνολογία φωτοβολταϊκών χωρίς μεθυλαμμώνιο (MA-free), η οποία συνδυάζει υψηλή ενεργειακή απόδοση και ενισχυμένη θερμική σταθερότητα - Η νέα μέθοδος κατασκευής με επίστρωση τύπου slot-die διευρύνει το χρονικό παράθυρο ομοιόμορφης κρυστάλλωσης πέρα από τα 100 δευτερόλεπτα, ανοίγοντας τον δρόμο για τη βιομηχανική παραγωγή ηλιακών πλαισίων περοβσκίτη
Σχετικά Άρθρα
RadianX: Επένδυση 9 εκατ. δολαρίων για βιομηχανική παραγωγή φωτοβολταϊκών περοβσκίτη με απόδοση 22,33%
Νέα τεχνική κρυστάλλωσης για αποδοτικότερα φωτοβολταϊκά περοβσκίτη
Οι ηλιακές κυψέλες περοβσκίτη αποτελούν μία από τις πλέον υποσχόμενες τεχνολογίες στον χώρο των φωτοβολταϊκών, καθώς συνδυάζουν υψηλές αποδόσεις με σχετικά χαμηλό κόστος κατασκευής. Ωστόσο, αρκετές από τις κυψέλες υψηλών επιδόσεων βασίζονται στο μεθυλαμμώνιο (MA), ένα υλικό που παρουσιάζει μειωμένη θερμική σταθερότητα. Η έκθεσή του σε υψηλές θερμοκρασίες μπορεί να προκαλέσει αποδόμηση, απελευθέρωση πτητικών ενώσεων και δημιουργία ατελειών στην κρυσταλλική δομή, επηρεάζοντας αρνητικά τη μακροχρόνια απόδοση.
Για να αντιμετωπίσουν αυτό το πρόβλημα, οι ερευνητές σχεδίασαν μια σύνθεση περοβσκίτη χωρίς μεθυλαμμώνιο και την συνδύασαν με μια νέα στρατηγική ελέγχου της κρυστάλλωσης.
Κεντρικό στοιχείο της προσέγγισης είναι η χρήση δύο προσθέτων, του θειοκυανικού ρουβιδίου (RbSCN) και του θειοκυανικού φορμαμιδινίου (FASCN). Ο συνδυασμός τους διευκολύνει τη μετάβαση του υλικού από τη μη φωτοενεργή κρυσταλλική φάση δ (δ-phase) στη φωτοενεργή φάση α (α-phase), η οποία είναι υπεύθυνη για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Παράλληλα, περιορίζει τον σχηματισμό ανεπιθύμητων δευτερογενών φάσεων και συμβάλλει στη δημιουργία ομοιόμορφων, πυκνών υμενίων με μεγαλύτερους κρυσταλλικούς κόκκους και λιγότερες ατέλειες.
Ένα από τα σημαντικότερα αποτελέσματα της έρευνας είναι ότι η νέα στρατηγική επέκτεινε το χρονικό παράθυρο ομοιόμορφης κρυστάλλωσης σε περισσότερα από 100 δευτερόλεπτα. Αυτό προσφέρει μεγαλύτερη ευελιξία στη διαδικασία παραγωγής και μειώνει την ανάγκη για εξαιρετικά αυστηρό έλεγχο των συνθηκών επεξεργασίας.
Απόδοση 22,7% και διατήρηση σχεδόν του 98% μετά από 1.300 ώρες
Η νέα τεχνολογία απέδωσε σημαντικά αποτελέσματα τόσο σε μικρές φωτοβολταϊκές κυψέλες όσο και σε μεγαλύτερα πλαίσια. Συγκεκριμένα, οι εργαστηριακές κυψέλες μικρής επιφάνειας πέτυχαν απόδοση μετατροπής ενέργειας 26,16%, ενώ το φωτοβολταϊκό πλαίσιο με ενεργή επιφάνεια 54,8 τετραγωνικών εκατοστών κατέγραψε απόδοση 22,70%.
Η διαφορά γίνεται ακόμη πιο εμφανής σε σύγκριση με τα συμβατικά πλαίσια αναφοράς, τα οποία κατασκευάστηκαν χωρίς τον συνδυασμό των συγκεκριμένων προσθέτων και εμφάνισαν απόδοση μόλις 15,8%.
Εξίσου σημαντικά είναι τα αποτελέσματα των δοκιμών σταθερότητας. Σε θερμοκρασία περίπου 65°C (149°F), τα μη ενθυλακωμένα φωτοβολταϊκά πλαίσια διατήρησαν το 97,76% της αρχικής τους απόδοσης μετά από 1.300 ώρες συνεχούς λειτουργίας, δηλαδή για περισσότερες από 54 ημέρες.
Αντίθετα, τα πλαίσια ελέγχου, στα οποία δεν εφαρμόστηκε η νέα στρατηγική προσθέτων, διατήρησαν μόλις το 65,86% της αρχικής τους απόδοσης υπό τις ίδιες συνθήκες.
Η σημασία της εξέλιξης δεν περιορίζεται μόνο στα υψηλά ποσοστά απόδοσης και στη βελτιωμένη αντοχή στη θερμότητα. Η ερευνητική ομάδα αξιοποίησε την τεχνική επίστρωσης slot-die, η οποία επιτρέπει την ομοιόμορφη εφαρμογή του φωτοβολταϊκού υλικού σε μεγαλύτερες επιφάνειες και μπορεί να ενσωματωθεί σε γραμμές συνεχούς παραγωγής roll-to-roll.
Η συγκεκριμένη μέθοδος θεωρείται ιδιαίτερα σημαντική για τη μετάβαση από την εργαστηριακή έρευνα στη μαζική παραγωγή, καθώς περιορίζει τη σπατάλη υλικών και επιτρέπει την κατασκευή μεγαλύτερων και ομοιόμορφων φωτοβολταϊκών επιφανειών.
Εφόσον τα αποτελέσματα επιβεβαιωθούν και σε μεγαλύτερη βιομηχανική κλίμακα, η συγκεκριμένη προσέγγιση θα μπορούσε να συμβάλει ουσιαστικά στην εμπορική αξιοποίηση των φωτοβολταϊκών περοβσκίτη, αντιμετωπίζοντας δύο από τις βασικότερες προκλήσεις της τεχνολογίας: τη σταθερότητα σε συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και την αξιόπιστη παραγωγή μεγάλων φωτοβολταϊκών πλαισίων.
www.worldenergynews.gr
