Att stapla solceller ökar deras effektivitet. I samarbete med partners i det EU-finansierade PERCISTAND-projektet har forskare vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) producerat tandemsolceller från perovskite/MDB med en verkningsgrad på cirka 25 % – det högsta värdet som någonsin uppnåtts med denna teknik. Dessutom är denna kombination av material lätt och mångsidig, vilket gör att tandemsolcellerna kan tänkas användas i fordon, bärbar utrustning och hopfällbara eller rullbara enheter. Forskarna presenterar sina resultat i en tidskrift ACS Energibrev.
Perovskite solceller har gjort fantastiska framsteg under det senaste decenniet. Deras effektivitet är nu jämförbar med den för sedan länge etablerade kiselsolceller. Perovskites är innovativa material med en speciell kristallstruktur. Forskare runt om i världen arbetar för att göra perovskite solcellsteknik redo för praktiska tillämpningar. Ju mer el de producerar per ytenhet, desto mer attraktiva är solceller för konsumenterna.
Effektiviteten hos solceller kan ökas genom att stapla två eller flera celler. Om var och en av de staplade solcellerna är särskilt effektiva på att absorbera ljus från en annan del av solspektrumet kan naturliga förluster minskas och effektiviteten ökas. Verkningsgrad är ett mått på hur mycket infallande ljus som omvandlas till elektricitet. På grund av deras mångsidighet är perovskite-solceller utmärkta komponenter för sådana tandem. Tandemsolceller som använder perovskit och kisel har uppnått rekordeffektivitet på mer än 29 procent, mycket högre än enskilda celler gjorda av perovskit (25,7 procent) eller kisel (26,7 procent).
Kombinera Perovskites med CIS för mobilitet och flexibilitet
Att kombinera perovskiter med andra material som koppar-indium-diselenid (MDB) eller koppar-indium-gallium-diselenid (CIGS) lovar fler fördelar. Sådana kombinationer kommer att göra det möjligt att producera lätta och flexibla tandemsolceller som kan installeras inte bara på byggnader utan även på fordon och bärbar utrustning. Sådana solceller kan till och med fällas ihop eller rullas ihop för förvaring och förlängas efter behov, såsom gardiner eller markiser för att ge skugga och generera elektricitet samtidigt.
Dr. Ett internationellt team av forskare under ledning av Marco A. Ruiz-Preciado och prof. Ulrich W. Paetzold från Light Technology Institute (LTI) och Institutet för mikrostrukturteknik (IMT) har lyckats framställa perovskite/MDB. tandemsolceller med en maximal verkningsgrad på 24,9 procent (23,5 procent certifierade). “Detta är den högsta effektiviteten som rapporterats för denna teknik och den första höga effektivitetsnivån som uppnåtts med en nästan galliumfri koppar-indiumdiselenid-solcell”, säger Ruiz-Preciado. Att minska mängden gallium resulterar i ett smalt bandgap på ungefär en elektronvolt (eV), mycket nära det ideala värdet på 0,96 eV för en tandem låg solcell.
Narrow band gap CIS solceller – låg brom perovskite solceller
Bandgap är en materialegenskap som definierar den del av solspektrumet som en solcell kan absorbera för att producera elektricitet. I en monolitisk tandemsolcell måste bandgapen vara sådana att de två cellerna kan generera liknande strömmar för att uppnå maximal effektivitet. Om bandgapet i den nedre cellen ändras måste bandgapet för den övre cellen anpassa sig till förändringen och vice versa.
Perovskiter med hög bromhalt används vanligtvis för att justera bandgapet för effektiv tandemintegrering. Detta leder dock ofta till spänningsfall och fasinstabilitet. Eftersom KIT-forskarna och deras partners använde CIS-solceller med smala band vid basen av sin tandem, kunde de tillverka sina toppceller med hjälp av lågbromperovskiter, vilket resulterade i stabilare och effektivare celler.
“Vår forskning visar potentialen hos tandemsolceller från perovskite/MDB och lägger grunden för vidare utveckling för att ytterligare förbättra deras effektivitet”, säger Paetzold. “Vi har nått denna milstolpe tack vare det enastående samarbetet i EU:s PERCISTAND-projekt och i synnerhet vårt nära samarbete med den nederländska organisationen för tillämpad vetenskaplig forskning.” CAPITANO-projektet, finansierat av det tyska förbundsministeriet för ekonomi och klimatåtgärder (BMWK), har genomfört ett viktigt grundarbete.
Berättelsekälla:
Tillhandahålls av Material Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Obs! Innehållet kan redigeras för stil och längd.
