Panele fotowoltaiczne pobiły rekord wydajności. Wydawało się, że tej granicy nie da się przekroczyć

Teoretyczny limit wydajności krzemowych modułów fotowoltaicznych wynosi 29,4%, dlatego naukowcy szukają innych sposobów na przekroczenie tej granicy. I wygląda na to, że idzie im to całkiem nieźle.
Panele fotowoltaiczne pobiły rekord wydajności. Wydawało się, że tej granicy nie da się przekroczyć

Albo wręcz bardzo dobrze, ponieważ ostatnimi czasy dwa odrębne zespoły osiągnęły rekordowe wyniki w zakresie sprawności konwersji tandemowych ogniw słonecznych. Te składają się z krzemu oraz nałożonej na niego warstwy perowskitu. Co ciekawe, dwa rekordowe wyniki zostały ustanowione z wykorzystaniem nieco odmiennych podejść. 

Czytaj też: Zielona energia ma się w Polsce świetnie. W ostatni weekend padł imponujący rekord

Jeśli chodzi o komercyjnie wykorzystywane krzemowe panele słoneczne, to w warunkach terenowych osiągają one około 24-procentową wydajność. W przypadku testów prowadzonych w laboratorium jest to natomiast 26,8 procent. Do teoretycznej górnej granicy nieco więc jeszcze brakuje, ale po co się ograniczać, skoro od razu można przypuścić szturm na wyższe wartości? Oczywiście nie z wykorzystaniem samego krzemu, lecz również innych składników, czyli perowskitów.

Perowskity są w tym kontekście bardzo przydatne, ponieważ mogą pochłaniać większy zakres promieniowania słonecznego. Z tego względu świat nauki doszedł do wniosku, iż najbardziej optymalnym rozwiązaniem mogłoby być wykorzystanie perowskitów do pochłaniania światła widzialnego o wyższej energii oraz położonej niżej warstwy krzemu, która posłuży do wychwytywania promieni podczerwonych o niższej energii.

Tandemowe panele fotowoltaiczne, złożone z krzemu oraz perowskitów, osiągnęły ponad 30-procentową wydajność

Eksperymenty w tej sprawie prowadzili naukowcy wchodzący w skład zespołów z dwóch różnych krajów. Pierwszy, pochodzący ze Szwajcarii, postanowił wykorzystać dwuetapową metodę osadzania perowskitu. Najpierw przeprowadzono odparowywanie termiczne, a później doszło do krystalizacji nałożonej warstwy tak, by zamieniła się w perowskit. Takie podejście dało pewność, iż minerały te ułożyły się w pożądane struktury pozwalające na pochłanianie światła. 

Wciąż występował inny problem: dochodziło do utraty ładunku przez ujemnie naładowane elektrony i dodatnio naładowane dziury. Aby temu przeciwdziałać, badacze ze Szwajcarii zaaplikowali kwas fosfonowy na etapie krystalizacji perowskitu. W takich okolicznościach możliwe było zapobieganie tworzeniu się defektów. Drugi zespół, pochodzący z Niemiec, wykorzystał z kolei jodek piperazyny. Złożony z dodatnio naładowanych kationów i ujemnie naładowanych anionów, umożliwił modyfikowanie defektów w celu ograniczenia rekombinacji. Ostatecznie obu zespołom udało się osiągnąć naprawdę imponujące wyniki, wynoszące kolejno 31,25% oraz 32,5%

Czytaj też: Bateria, jakiej jeszcze nie było. Akumulator przyszłości rozwiązuje wielki problem

Jeszcze lepiej wypadły panele zaprojektowane przez przedstawicieli Uniwersytetu Nauki i Technologii im. Króla Abdullaha w Arabii Saudyjskiej. To właśnie na ich konto możemy przypisać opracowanie tandemowych ogniw fotowoltaicznych o wydajności 33,2% (zaprezentowanych w kwietniu) i 33,7% (pokazanych światu w maju). Dzięki tak ogromnym postępom wydaje się, że nawet granica 35% powinna pozostawać w zasięgu. Tym bardziej, że sami zainteresowani są o tym przekonani.