Een internationaal team van onderzoekers ontwikkelde er een Innovatieve techniek om de oriëntatie van kristallen te regelen In de films in grote bankiet perovskiet (brede bandgap), het behouden van een effectieve transmissie van de kantoren. Deze methode is met succes toegepast in één Zonnecel tandem volledig in perovskiethet bereiken van een gecertificeerde efficiëntie van 29,1% en een open circuitspanning van 2,21 V.

Geavanceerde technieken om de efficiëntie van zonnecellen in perovskiet te verbeteren

Het team, geleid doorUniversiteit van Nanchino in Chinaheeft een zonnecel van 0,049 cm² gecreëerd die open circuitspanningsverliezen in de grote verboden band -subcel vermindert en de algehele prestaties verbetert.

De sleutel tot dit succes ligt in het gebruik van Perovskiti Twee -dimensionaal (2D) Als een tussenliggende fase op het oppervlak van de film, die het niet mogelijk maakte om niet -straling te verminderen. “In onze laboratoriumtests hebben we een recordefficiëntie bereikt van 29,7 %, met een open circuitspanning van 2,175 V, een stroomdichtheid van 16,4 maar/cm² en een vulfactor van 83,3 %,” zei Renxing Lin, co-auteur van de studie. De resultaten werden gecertificeerd door het Japanse Japanse laboratorium (Japan Electrical Safety and Environment Technology Laboratory).

Verbeter de kristallijne oriëntatie van de perovskiti

De onderzoekers hebben aangetoond dat het, via een compositie -engineering van het oppervlak, de hoeveelheid twee -dimensionale fasen kan vergroten zonder hun toevlucht te moeten nemen tot een overmatige hoeveelheid 2D -bindmiddelen, die anders het transport van de kantoren zouden beperken. In het bijzonder werden ze tijdens het productieproces toegevoegd Phoeniletilammonio Iodiro (Pei) En Metilammonio iodiro (nooit) Antisolvento, die een dunne laag 2D perovskiet vormt op het oppervlak van de breedband subcel breed.

Deze laag heeft de voorkeur gegeven aan de verticale groei van drie -dimensionale kristallen (3D) georiënteerd langs de as (100), dankzij de vermindering van interface -energie in 2d/3d heterostrati. “De behandeling met een anti -oplosmiddel heeft niet alleen het oppervlak van de perovskiet verbeterd, maar heeft ook de kristallografische oriëntatie aanzienlijk beïnvloed, waardoor een gunstiger uitlijning werd bevorderd,” verklaarde Lin.

Het resultaat was een perovskietfilm van hoge kwaliteit met oriëntatie (100), waardoor het mogelijk werd om niet -revaluerende recombinatie te onderdrukken en een open circuitspanning van 1.373 V te verkrijgen voor een bandgap van 1,78 eV en een efficiëntie van de 21,1%.

Tandemconfiguratie en stabiliteit op lange termijn

Om dergelijke hoge prestaties te verkrijgen, werd de tandemcel gebouwd door de breedbandsubcel breed te combineren met een verboden band -verboden bandsubcel. De laatste werd geoptimaliseerd door een goed gekalibreerd optisch-elektrisch ontwerp.

Tijdens experimenten hebben onderzoekers verschillende strategieën onderzocht om WBG -films te verbeteren. Onder deze, de directe toevoeging van Pei aan de voorloperoplossing als een direct additief (van) en de introductie van Pei in het anti -gewelddadige als procesadditief (SPA). Bovendien omvatte een andere spa -variant een mengsel van Mai en Pei in een verhouding van 1: 2, waardoor een lokale omgeving vol MA werd gecreëerd.

Stabiliteitstests hebben aangetoond dat monsters die bevatten, maar gedurende 500 uur meer dan 85% van de initiële efficiëntie hebben gehandhaafd. De monsters zonder kationen maar hebben echter betere prestaties getoond. “Toekomstige studies moeten zich richten op niet-MA-additieven om de vorming van 2D-sjablonen verder te verbeteren,” onderstreept de onderzoekers.

Het team is van plan deze technologie op industrieel niveau toe te passen, de efficiëntie op lange termijn en stabiliteit voor grootschalige toepassingen, zowel residentiële als nutsschalen te optimaliseren. Onder de doelstellingen is er de Creatie van grotere apparaten door de methode van Mescoatingeen schaalbare en economisch voordelige techniek:

We richten ons op de optimalisatie van parameters zoals de samenstelling van het oplosmiddel, de afzettingssnelheid, de gloeomstandigheden en de uniformiteit van de coating om een ​​constante kwaliteit van de film op grotere substraten te garanderen.

De groep bestudeert ook geavanceerde karakteriseringstechnieken om beter te begrijpen hoe het schaalbaarheidsproces de kristalliciteit, de oriëntatie en de algehele morfologie van de films in perovskiet beïnvloedt.

De wereldwijde race om de efficiëntielimieten te overwinnen

Het verlagen van de kosten van zonne -energie en het verbeteren van de efficiëntie van fotovoltaïsche panelen vormt een cruciale uitdaging voor een duurzame toekomst. Hoewel het team van de Universiteit van Nanchino een buitengewoon resultaat heeft bereikt met de tandemcellen volledig in perovskiet, zijn ze niet de enige hoofdrolspelers van deze technologische revolutie.

Verdere vooruitgang komt uit China, zoals blijkt uit de innovatie van de Tandem perovskiet-silicio cel Ontwikkeld door wetenschappers van de Polytechnic University van het noordwesten van Xi’an, in de provincie Shaanxi. Deze vier terminalcel, semi-transparant, integreert een geavanceerde beschermende laag van Indio -oxide (in₂o₃)die niet alleen de efficiëntie verbetert, maar ook wordt geproduceerd via een lage cost -methode en oplossingsloos. Een aanpak daarom duurzamer en gemakkelijker schaalbaarder voor grootschalige productie.

Internationale concurrentie stopt hier niet om de grenzen van fotovoltaïsche efficiëntie te overwinnen. Het Chinese bedrijf Longi onlangs eenRecord -efficiëntie van 33,9% met silicium-perovskiet tandemcellen, het overwinnen van de theoretische limiet van voor het eerst Shockley-Quisser 33,7% voor cellen met één junctie. Deze mijlpaal opent nieuwe mogelijkheden voor energie -efficiëntie en productiviteit op een wereldwijde schaal.

Ook Oxford PVin samenwerking met het Fraunhofer Institute, liet het over zichzelf praten door een efficiëntie van de 25% Voor zijn tandem zonnepanelen van perovskiet op silicium. Dankzij deze innovatie heeft Oxford PV zijn rol in de transformatie van de fotovoltaïsche sector geconsolideerd.

De toekomst van hernieuwbare energie komt dichterbij en met elk nieuw efficiëntierecord benaderen we een schoner en meer concurrerend wereldwijd energiesysteem.