Naukowcy z Narodowego Uniwersytetu Singapuru (NUS) zademonstrowali tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z perowskitu, które jest wrażliwe na promieniowanie NIR, czyli bliską podczerwień. Konstrukcja osiąga wydajność na poziomie 26,4%, co stanowi wzrost o 2 p.p. względem innych podobnych urządzeń.

Innowacje z Singapuru

Grupa badaczy NUS z Katedry Inżynierii Chemicznej i Biomolekularnej pod przewodnictwem adiunkta Hou Yi zajmuje się rozwojem ogniw słonecznych opartych na perowskitach – związkach o specyficznej strukturze krystalicznej umożliwiającej wysoką absorpcję światła.

Tandemowe ogniwo słoneczne perowskitowo-organiczne otrzymało certyfikat wydajności konwersji energii słonecznej na poziomie 26,4% z 1 cm² powierzchni produkcyjnej paneli. Dzięki temu są to najwydajniejsze urządzenia w swojej kategorii stworzone dotychczas na świecie. Postępu udało się dokonać dzięki zwiększonej zdolności zbierania fotonów oraz absorpcji promieniowania NIR (bliska podczerwień).

Technologia perowskitowa, nad którą od lat pracowało m.in. polskie Saule Technologies, zyskuje nowe życie dzięki przełomom ogłaszanym przez ośrodki badawcze w Azji.

Wiara w technologię, która nie nadeszła. Jak Olga Malinkiewicz zawiodła inwestorów i wykorzystała pieniądze publiczne 

Efektywność paneli

Wyniki badań naukowców z NUS zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym Nature pod koniec czerwca. Wynika z nich, że w toku badań laboratoryjnych udało im się osiągnąć znacznie lepsze wyniki niż ostatecznie certyfikowany. Tandemowe ogniwa fotowoltaiczne osiągnęły wydajność konwersji mocy na poziomie 27,5% na próbkach o wielkości 0,05 cm² i 26,7% na nieco większych – 1 cm².  Wynik 26,4 procent został niezależnie certyfikowany i jest najwyższym certyfikowanym dotąd wynikiem ogniw zbudowanych z perowskitu.

Produkcja paneli z wykorzystaniem perowskitów i półprzewodników otwiera szerokie możliwości technologiczne. Połączenia ich w tandemowe ogniwa pozwala na przechwytywanie szerszego zakresu widma słonecznego, czyli fotonów i wytwarzanie większej ilości energii niż ogniwa jednozłączowe. Oznacza to możliwość osiągania przez tę technologię bardzo wysokich teoretycznych wydajności z paneli PV.

By wykorzystać ten zakres możliwości, singapurscy naukowcy połączyli w tandem ogniwo z perowskitu oraz drugie ogniwo organiczne, które połączyli za pomocą przezroczystego łącznika na bazie przewodzącego tlenku (TCO). Dzięki przezroczystej warstwie łącząc oba ogniwa ustawione jedno na drugim udało się czerpać wysoką wydajność obu ogniw oraz zwiększyć maksymalną możliwą do uzyskiwania energię z 1 cm².

Zastosowanie i plany rozwoju

Dzięki niewielkiej masie i elastyczności takich ogniw profesor Hou planuje wykorzystać tę technologię do produkcji folii fotowoltaicznych. Tego rodzaju “folia” znalazłaby zastosowanie w produkcji dronów, inteligentnych tkanin oraz do zasilania zdalnych urządzeń AI. Pozwoliłoby to ograniczyć stosowanie dużych baterii w urządzeniach pracujących na zewnątrz.

Zespół naukowców zapowiada, że w kolejnej fazie badań skupi się na zwiększeniu stabilności operacyjnej w warunkach pozalaboratoryjnych oraz na projektowaniu produkcji pilotażowej. Certyfikowanie tej technologii daje też nadzieję, że stosunkowo szybko na rynku pojawi się nowa, elastyczna i bardziej wydajna technologia solarna. Jeśli kolejne etapy rozwoju potwierdzą stabilność technologii, elastyczne i wydajne ogniwa perowskitowe mogą wkrótce zmienić sposób, w jaki zasilamy drony, ubrania czy urządzenia AI.

Zobacz też: Rynek cienkowarstwowych ogniw, perowskitów warty miliardy dolarów do 2032 roku – nowy raport

Źródła: Nature, Nus News, Photonics21, Saule Technologies, 

Fot. Canva (rick734s-images, kldlife)

Artykuł stanowi utwór w rozumieniu Ustawy 4 lutego 1994 r. o prawie autorskim i prawach pokrewnych. Wszelkie prawa autorskie przysługują swiatoze.pl. Dalsze rozpowszechnianie utworu możliwe tylko za zgodą redakcji.