Perovskite solceller når nye milepæle for stabilitet og effektivitet – Physics World

Perovskite solceller når nye milepæle for stabilitet og effektivitet – Physics World

Tidsstempel: 1. juni 2023 kl. 12

Foto af Esma Ugur, en kvinde iført hovedbeklædning, laboratoriefrakke, sikkerhedsbriller og handsker, der holder en chip på størrelse med en lille mønt. Denne chip indeholder solcellen.
KAUST postdoc Esma Ugur fremviser den perovskit/silicium tandem solcelle, som hun og kolleger i KAUST Photovoltaics Laboratory har udviklet. Det er i øjeblikket verdens mest effektive silicium/perovskit tandem solcelle med en effektkonverteringseffektivitet på 33.2 %. (Med høflighed: KAUST)

Det har været et godt par måneder for perovskite-solceller, med en trio af nye resultater, der kunne gøre det lettere at kommercialisere disse næste generations enheder.

Det første resultat vedrører kun perovskit-solceller (PV). Det oprindelige løfte om perovskit-solceller har længe været svækket af den ustabile natur af disse krystallinske materialer, som er tilbøjelige til overfladedefekter, der hæmmer strømmen af ​​ladningsbærere (elektroner og huller). Irriterende nok gør varme og fugt – begge uundgåelige i enhver praktisk solenergi-enhed – denne ustabilitet værre. Som følge heraf kan perovskit-solceller miste omkring en tredjedel af deres effektivitet efter blot et par hundrede timers eksponering for sollys.

Sidste år, Stefaan de Wolf og kolleger ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i Saudi-Arabien tog et vigtigt skridt i retning af at løse dette problem ved at konstruere en celle, der inkorporerer både tredimensionelle og todimensionelle perovskitkrystaller. Denne multidimensionelle celle bibeholdt 95% af sin oprindelige effektivitet efter 1000 timers udsættelse for sollys ved en temperatur på 85°C og en relativ luftfugtighed på 85%.

I den seneste undersøgelse, offentliggjort i Joule, Kai Liu og kolleger ved Fudan University i Kina og University of Victoria i Canada gik lidt længere. Deres celle bevarede 98.6% af sin oprindelige effektivitet efter 1000 timers operationelle test, takket være en kemisk belægning, der danner kovalente bindinger med de organiske komponenter i perovskitter. Ifølge University of Victoria spin-out firma bag belægningen, XLYNX, gør disse bindinger perovskitten mere stabil og begrænser derved tab af effektivitet, stabilitet og ydeevne.

Effektivitetsregistreringer vælter for tandemceller

Det andet lovende resultat er en ny effektivitetsrekord for såkaldte "tandem" solceller, som kombinerer perovskiter med standard siliciummateriale. I midten af ​​april havde forskere ved KAUST, også ledet af de Wolf, annoncerede at de havde produceret en eksperimentel tandemcelle med en effektkonverteringseffektivitet på 33.2 %. Denne værdi overgår den tidligere verdensrekord på 32.5 %, hvilket var sat i slutningen af ​​2022 af Steven Albrecht og kolleger ved Helmholtz-Zentrum Berlin.

Selvom det seneste KAUST-resultat ikke er blevet offentliggjort endnu, siger holdet, at rekorden er blevet certificeret af European Solar Test Installation (ESTI). KAUST-cellen er også i øjeblikket på toppen af US National Renewable Energy Laboratory's (NREL) bedste forskningscelleeffektivitetsdiagram, selvom det måske ikke bliver der længe i betragtning af det seneste mønster af konkurrerende forskningsgrupper springer over hinandens præstationer.

Det endelige nye resultat er endnu en effektivitetsrekord, denne gang i et kommercielt produkt frem for en eksperimentel enhed. Den 24. maj blev det britiske firma Oxford PV rapporteret at en tandemcelle fremstillet på dens produktionslinje nær Berlin, Tyskland, konverterede 28.6 % af den indfaldende solenergi til elektricitet. Dette tal, som er blevet certificeret af eksperter hos Fraunhofer ISE i Freiburg, Tyskland, er væsentligt højere end de 22-24 %, der er typiske for kommercielle siliciumceller, og 1.5 % over Oxford PV's egen rekord for en produktionslinjeenhed. Fremad og opad!

Tidsstempel:

Mere fra Fysik verden