Technologie tandemowe – nowe rozwiązanie w fotowoltaice

Technologia fotowoltaiczna rozwija się bardzo szybko, a przemysł ogniw słonecznych stale się zmienia. Naukowcy poszukują nowych sposobów na zwiększenie wydajności i obniżenie kosztów. Ostatnio badacze uzyskali rekordową wydajność konwersji energii, dzięki materiałowi trzeciej generacji, osadzonemu na krzemie.

Projekt CHEOPS

Obecnie za najbardziej obiecujące uważa się perowskity. Są to krystaliczne halogenki metaloorganiczne, z którymi można zintegrować wiele różnych kationów. W ciągu ostatnich 10 lat ich wydajność znacznie się poprawiła. Szacuje się, że do 2028 roku, rynek powinien osiągnąć wartość ponad 500 mln dolarów. Nad osiągnięciem przełomowej wydajności perowskitów pracują naukowcy z firmy CHEOPS. Celem projektu jest również opracowanie procesu, który pozwoli zwiększyć produkcję perowskitowych ogniw słonecznych. 

Dlaczego perowskit?

Standardowy krzem pochłania niskoenergetyczne fotony. Perowskit daje możliwość zebrania większej ilości energii świetlnej, ponieważ posiada wyjątkowe właściwości. Może dzięki temu wykorzystywać wysokoenergetyczne fotony. Używając perowskitu w warstwach aktywnych ogniw, naukowcy starali się wykorzystać potencjał tego materiału w zakresie masowej i taniej produkcji.

Technologia tandemowa

Pierwszym celem prac było zwiększenie wydajności ogniw perowskitowych z pojedynczym złączem. Następnie należało wykorzystać technologię tandemową poprzez hodowanie warstwy perowskitu na krzemie.

– W projekcie CHEOPS po raz pierwszy dowiedziono możliwości hodowania wierzchnich warstw perowskitu na dolnych warstwach krzemowych z w pełni teksturowaną powierzchnią. Ponieważ rynek standardowych fotowoltaicznych ogniw krzemowych stosuje ten rodzaj teksturowanych ogniw, możliwość ich wykorzystania w ten sposób jest kluczowa dla przyszłego rozwoju ogniw perowskitowych. Ponadto kilku partnerom projektu CHEOPS udało się uzyskać rekordową sprawność ogniw w skali światowej wyjaśnia koordynator projektu Nicolay Sylvain. 

Tandemowe ogniwo perowskitowo-krzemowe z heterozłączem (1,43 cm2) osiągnęło sprawność konwersji energii wynoszącą 25,4 %, bijąc wcześniejszy światowy rekord uzyskany przez partnerów CHEOPS.

Tak dla perowskitowych ogniw słonecznych

Zespół przeprowadził również analizy społeczno-ekonomiczne, które wykazały, że rozwój technologii jest uzasadniony.

– Ogniwa perowskitowe to technologia, która może znacząco zmienić rynek fotowoltaiki, pozwalając nam na osiągnięcie bardziej wydajnych i tańszych modułów fotowoltaicznych mówi Sylvain.

Jak pokazują wyniki projektu CHEOPS, perowskitowe moduły fotowoltaiczne mają przed sobą świetlaną przyszłość. W tej chwili kilku partnerów prowadzi rozmowy z firmą CHEOPS. W planach jest więc praktyczne wykorzystanie wyników projektu.

Źródło: cordis.europa.eu