Tim istraživača predvođen profesorkom Anitom Ho-Baillie, katedrom John Hookea za nanonauku na Univerzitetu u Sidneju u Australiji, postavio je novi rekord solarne tehnologije za najveću svjetsku tandem solarnu ćeliju s trostrukim-spojnim perovskitom{2}}perovskitom-silicijskom tandemom.
Njihovih 16 cm2Trostruka-celija sa trostrukim spojem ima-efikasnost konverzije energije u stacionarnom stanju od 23,3% (nezavisno certificirano), što je najveća prijava za veliki-uređaj te vrste. Njen tim je također napravio 1-cm2ćelija sa efikasnošću od 27,06%, čime su uspostavljeni novi standardi termičke stabilnosti (pogledajte video).
Poticanje povećanja efikasnosti je vođeno "većim prostorom za efikasnost konverzije energije-jer je teoretska granica efikasnosti za trostruki spoj ~51%, dok je za dvostruki spoj oko 45%," kaže Ho-Baillie, koji je također povezan sa Institutom Net Zero Univerziteta u Sidneju. "Jedna spojnica je 33% ako razmak solarne ćelije nije ograničen, ali samo 30% za silicijum."
Višespojne tandemske solarne ćelije uključuju slaganje solarnih ćelija s različitim razmacima pojasa-s najvećim na suncu-okrenutoj strani- kako bi se omogućilo svakoj ćeliji da efikasnije konvertuje dijelove solarnog spektra u električnu energiju i da se minimizira pod-pojasni razmak i gubici termalizacije.
"U ćeliji sa dvije-spojnice, na primjer, gornji -širokopojasni spoj pretvara višu energiju fotona u električnu energiju i čini to efikasnije od spoja užeg pojasnog razmaka-što smanjuje gubitak termalizacije," objašnjava Ho-Baillie. "Foton niže-energije prolazi kroz gornji -širokopojasni spoj i bit će apsorbiran od strane užeg pojasa donjeg pojasa za konverziju električne energije. Ako donji spoj nije postojao, takvi fotoni niže-energije rezultiraju gubitkom pod-pojasnim razmakom nonabs."
Optički dizajni
Da bi se ilustrovalo uključeni optički dizajn, dva gornja perovskitna spoja tima su međusobno električno povezana nanočesticama zlata. "Koristili smo optičko modeliranje za simulaciju efekta pokrivenosti nanočesticama na optički gubitak, a električno modeliranje da simuliramo omički kontakt nanočestica", objašnjava Ho-Baillie. "Ravnoteža se postiže kada je prisutan dovoljan broj nanočestica za minimalni optički gubitak bez ugrožavanja električnih performansi."
Ho-Bailliejev tim je također poboljšao stabilnost i performanse širokog pojasnog razmaka (1,91-eV) perovskitnog spoja "zamjenom rubidijuma manje stabilnim metilamonijumom u perovskitu i zamjenom piperazinijum-dihlorida (PDCI) sa manje stabilnim slojem litij-fluorida", kaže ona kao površinski passiva fluorid sloj.
Ho-Bailliejeva upornost u želji da vizualizira ultratanko zlato se zaista isplatila. "Potrebno je da postoji kritična količina zlata da bi se klasteri formirali da bi prvo postali polukontinuirani film", kaže ona. "Više zlata će omogućiti kontinuirani film da raste. Ispod kritične količine 'klastera', zlato će biti u obliku nanočestica. Ono što naše nalaze čini zanimljivim je da filmovi-kontinuirani ili nekontinuirani-nisu potrebni za povezivanje dva spoja. Nanočestice, iako su izolovane, dovoljne su za omički transport između vertikalnih juri}a{5}} optički gubici."
Šta ovaj rekord efikasnosti znači za ovu oblast? "Naša demonstracija pruža uvid u važna svojstva materijala za buduća poboljšanja efikasnosti", kaže Ho-Baillie. "Analiza gubitaka također pruža preporuke za buduća poboljšanja efikasnosti-i za male- i velike-uređaje. Slijedeće: 30% trostruki spoj, gurajući se prema 40%."
Rad tima uključivao je partnere iz Kine, Njemačke i Slovenije, a dobio je podršku Australijske agencije za obnovljivu energiju i Australijskog istraživačkog vijeća.
