Инженерите са разработили нова слънчева клетка с рекордно напрежение и (вероятно) рекордна ефективност за този вид. Изцяло перовскитната тандемна слънчева клетка използва два слоя перовскит, които преминават към различни дължини на вълната на светлината, плюс специална повърхностна обработка, която намалява загубата на енергия.
В областта на фотоволтаиците перовскитът е особено обещаващ материал, който се стреми към силициевата корона. Той не само е страхотен в абсорбирането на енергия от слънчевата светлина, но е по-тънък, по-лек, по-гъвкав и по-лесен и по-евтин за производство.
По отношение на ефективността, перовскитът се е повишил драстично за малко повече от десетилетие, от под 4% през 2009 г. до над 25% през 2021 г., като сега съперничи на силиция. Той работи дори по-добре в така наречените тандемни клетки, където множество слоеве от материали са подредени един върху друг, за да събират различни дължини на вълната на светлината от Слънцето. Тандемните слънчеви клетки перовскит-силиций, например, наскоро преминаха 30% ефективност.
В новото проучване екип от инженери е създал и тествал изцяло перовскитна тандемна слънчева клетка. Как може слънчева клетка да бъде изцяло перовскитна, но все пак тандемна? Дебелината и химическият състав на материала могат да бъдат променени, за да му позволят да се докосне до различни части на слънчевия спектър, така че две различни версии на материала могат да бъдат комбинирани в едно устройство.
„В нашата клетка най-горният перовскитен слой има по-широка междина, която абсорбира добре ултравиолетовата част на спектъра, както и малко видима светлина“, каза Чонгвен Ли, съавтор на изследването. „Долният слой има тясна междина, която е настроена повече към инфрачервената част на спектъра. Между двете ние покриваме повече от спектъра, отколкото би било възможно със силиций.“
Използвайки този дизайн, екипът съобщи, че слънчева клетка с размери 1 cm2 (0,15 инча2) имаше максимална ефективност от 27,4%, което би било рекорд за този тип и впечатляващо за всеки вид слънчева клетка. Екипът обаче не успява да претендира за титлата, тъй като независимо сертифициране от NREL регистрира ефективност от 26,3% – само 0,1% по-малко от текущата официален рекордьор.
Там, където клетката постигна нов рекорд, е нейното напрежение. Екипът измерва напрежение на отворена верига от 2,19 електронволта, най-високото от всички перовскитни тандемни слънчеви клетки.
И двете впечатляващи статистики се появиха благодарение на корекциите, направени на интерфейса между перовскитния абсорбиращ светлина слой и слоя, който отвежда електроните. Екипът установи, че електрическото поле не е постоянно по цялата повърхност на перовскита, което означава, че някои електрони ще бъдат загубени във веригата. Така че екипът добави тънък слой от така наречения 1,3-пропандиамоний (PDA), който изравнява заряда на повърхността.
Екипът казва, че бъдещата работа ще се съсредоточи върху повишаване на ефективността на слънчевата клетка, като направи клетката по-стабилна, увеличи тока и разшири размера на клетката.
Изследването е публикувано в списанието Природата.
източник: Университет на Торонто
Публикациите се превеждат автоматично с google translate
