Perovskite / Silicon Tandem Solar Panels sa Magic Threshold na 30% Kahusayan

Ang istraktura ng iskema ng isang magkasunod na stack ng mga solar panel sa 3D. May-akda: Eike Koehnen / HZB

Tinitiyak ng modernong rekord ng pagsira ng mga solar panel ang matatag na operasyon sa loob ng 300 oras – kahit na walang encapsulation.

Ang koponan ng HZB ay nai-publish sa journal Science isang ulat sa pagbuo ng kasalukuyang tala ng mundo na 29.15% na kahusayan para sa isang tandem solar panel na gawa sa pereuskite at silikon. Tiniyak ng tandem cell ang matatag na operasyon sa loob ng 300 oras – kahit na walang encapsulation. Upang magawa ito, sinisiyasat ng isang pangkat na pinamunuan ni Propesor Steve Albrecht ang mga pisikal na proseso sa mga interface upang mapabuti ang pagdadala ng mga carrier ng singil.

Ang mga solar panel, na binubuo ng dalawang semiconductors na may magkakaibang mga puwang, ay makakamit ang higit na kahusayan kapag ginamit nang sabay-sabay kaysa sa mga indibidwal na elemento. Ito ay sapagkat ang mga cells ng tandem ay gumawa ng mas mahusay na paggamit ng solar spectrum. Sa partikular, ang maginoo na mga solar panel ng silikon ay mahusay na nagko-convert ng mga infrared na bahagi ng ilaw sa elektrikal na enerhiya, at ang ilang mga perevskite compound ay maaaring mahusay na gumamit ng mga nakikitang bahagi ng sikat ng araw, ginagawa itong isang malakas na kumbinasyon.

Bagong record 29.15%

Noong unang bahagi ng 2020, ang koponan na pinamunuan ni prof Si Steve Albrecht ng HZB, sinira ang nakaraang tala ng mundo para sa mga tandem solar panel na gawa sa pereskite at silicon (28.0%, Oxford, PV), na nagtatakda ng isang bagong tala ng mundo na 29.15%. Kung ihahambing sa pinakamataas na sertipikadong at pang-agham na nai-publish na kahusayan (26.2% sa DOI: 10.1126 / science.aba3433), ito ay isang higanteng hakbang pasulong. Ang bagong halaga ay sertipikado ng Fraunhofer ISE at tinukoy sa diagram ng NREL. Ang mga resulta ay nai-publish na ngayon sa journal Agham na may detalyadong paliwanag sa proseso ng pagmamanupaktura at mga pangunahing kaalaman sa pisika.

Patuloy na pagganap sa loob ng 300 oras

“Ang kahusayan ng 29.15% ay hindi lamang isang talaan para sa teknolohiyang ito, ngunit nasa tuktok ng buong kategorya ng bagong PV sa tsart ng NREL,” sabi ni Eike Kennen, isang mag-aaral ng doktor ng koponan ng Albrecht at binabahagi ang unang may-akda ng pag-aaral. Bilang karagdagan, ang bagong tandem / silicon tandem cell ay nailalarawan sa pamamagitan ng matatag na pagganap ng higit sa 300 oras sa ilalim ng tuluy-tuloy na pagkakalantad sa hangin at paggaya ng sikat ng araw nang walang proteksyon laban sa encapsulation. Gumamit ang koponan ng isang kumplikadong komposisyon ng pereskit na may isang puwang sa 1.68 eV band at nakatuon sa pag-optimize ng substrate interface.

Kapaki-pakinabang: Nag-iisang solong-layer na layer

Kasama ang mga kasosyo mula sa Lithuania (isang pangkat ng Propesor Vytautas Eutaus), nakabuo sila ng isang intermediate layer ng mga organikong molekula na awtomatikong nakaayos sa isang self-assemble na solong-layer na bola. Ito ay binubuo ng isang bagong molekula batay sa carbazole na may kapalit na methyl group (Me-4PACz). Ang SAM na ito ay inilapat sa elektrod at isinulong ang daloy ng mga carrier ng singil ng kuryente. “Inihanda muna namin ang perpektong kama, kung gayon, kung saan nakasalalay ang overhang,” sabi ni Amran Al-Ashuri, na miyembro din ng koponan ni Albrecht at ibinahagi ang unang may-akda ng pag-aaral.

Ang punong kadahilanan ay na-optimize

Gumamit noon ang mga mananaliksik ng isang bilang ng karagdagang mga pamamaraan ng pagsasaliksik upang pag-aralan ang iba’t ibang mga proseso sa mga seksyon sa pagitan ng perevskite, SAM, at elektrod: “Sa partikular, na-optimize namin ang tinatawag na punan na kadahilanan, na apektado ng bilang ng mga nawalang mga tagadala ng bayad. sa exit ng itaas na silid ng pereskit, “paliwanag ni Al-Ashuri. Habang ang mga electron ay dumadaloy sa direksyon ng sikat ng araw sa pamamagitan ng layer ng C60, ang mga “butas” ay lumipat sa kabaligtaran na direksyon sa pamamagitan ng layer ng CAM mismo sa elektrod. “Gayunpaman, napansin namin na ang pagkuha ng mga butas ay mas mabagal kaysa sa pagkuha ng mga electron, na naglilimita sa factor ng pagpuno,” sabi ni Al-Ashuri. Gayunpaman, ang bagong layer ng SAM ay makabuluhang pinabilis ang pagdadala ng butas at sa gayon ay sabay na nag-aambag sa katatagan ng sobrang sapaw na layer.

Ang isang kumbinasyon ng mga pamamaraan

Salamat sa isang kumbinasyon ng spectroscopy ng photoluminescence, pagmomodelo, mga katangian ng kuryente at mga pagsukat ng kondaktibiti ng kuryente sa terahertz, posible na makilala ang iba’t ibang mga proseso sa interface ng overburden na materyal at upang matukoy ang pinagmulan ng mga makabuluhang pagkalugi.

Pakikipagtulungan bilang susi sa tagumpay

Ang proyekto ay kasangkot sa maraming mga kasosyo, kabilang ang Kaunas University of Technology / Lithuania, University of Potsdam, University of Ljubljana / Slovenia, University of Sheffield / UK, pati na rin Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), HTW Berlin at Technische University of Berlin. . Ang pagtatrabaho sa mga indibidwal na pereuskite at silicon cell ay naganap sa mga laboratoryo ng HZB HySPRINT at PVcomB, ayon sa pagkakabanggit. “Ang bawat kasosyo ay kasangkot sa sarili nitong espesyal na kadalubhasaan sa proyekto, kaya’t nakamit naming nakamit ang tagumpay na ito nang magkasama,” sabi ni Albrecht. Ang maximum na posibleng kahusayan ay makakamit na: sinuri ng mga mananaliksik ang dalawang kamera nang magkahiwalay at kinakalkula ang maximum na posibleng kahusayan para sa disenyo na ito na 32.4%. “Tiyak na maaabot natin ang higit sa 30%,” sabi ni Albrecht.

Sanggunian: “Monolithic tandem solar cell na may perevskite / silikon na may kahusayan ng> 29% dahil sa pinahusay na pagpahaba ng mga butas” Amran Al-Ashura, Eike Kenen, Bor Lee, Artem Magomedov, Hannes Hempel, Pietro Capriolenio, Jose Wilces, Ernest Kasparovicius, Joel A. Smith, Nga Fung, Dorote Menzel, Max Grishak, Lucas Kegelman, Dieter Scroblin, Christian Golwitzer, Tadas Malinauskas, Marco Josht, Gasper Matic, Bernd Rech, Rutrzo Corto Abbot, Bernd Stannowski, Dieter Neger, Martin Stolterfacht, Thomas Unold, Vytautas Eauthis at Steve Albrecht, Disyembre 11, 2020, Agham.
DOI: 10.1126 / agham.abd4016

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Ang fluorescent solar corrugated windows ay bumubuo ng enerhiya sa loob at labas

Ang mga inhinyero ng Rice University ay dinisenyo at itinayo ang mga window window na nagre-redirect ng sikat ng araw o ilaw mula sa...

Teen “Tyrants” – Carnivorous Dinosaur Offs spring – Ipaliwanag ang Kakulangan ng Pagkakaiba-iba ng Dinosaur?

Ipinapahiwatig ng bagong pananaliksik ang supling ng maraming mga karnivorous dinosaur, tulad ng Tyrannosaurus rex, na maaari ring hubugin ang kanilang mga komunidad sa...

Hindi Karaniwan na Mga Katutubong Australian Bees na Natagpuan Matapos ang 100 Taon

Ang bagong natuklasan na Pharohylaeus lactiferus (Colletidae: Hylaeinae). Kredito: James Dorey Photography Pagkasira ng mga kagubatan sa ulan, pagbawas ng mga wildfire. Ang isang laganap...

Ang Unang Video ng Daigdig ng Space-Time Crystal

Ang isang pana-panahong pattern ng mga magnon ay nangyayari sa temperatura ng kuwarto. Ang isang pangkat ng mga mananaliksik ay nagtagumpay sa paglikha ng isang...

Ang sinaunang ilog ng Delta ay minsang nagdadala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars

Eberselded Crete Delta: Ang sinaunang istraktura ng sinaunang ilog na Delta ay nagdala ng likidong tubig sa ibabaw ng Mars. Kredito: ESA /...

Newsletter

Subscribe to stay updated.