Tim istraživača predvođen profesoricom Anitom Ho-Baillie, Katedrom za nanoznanost John Hooke na Sveučilištu u Sydneyu u Australiji, postavio je novi rekord solarne tehnologije za najveću svjetsku trostruku-spojnu solarnu ćeliju od perovskita-perovskita-silicijum tandem.
Njihov 16-cm2tro-spojna ćelija ima postojanu-učinkovitost pretvorbe energije od 23,3% (neovisno certificirano), što je najviše prijavljeno za veliki{3}}područni uređaj te vrste. Njezin tim također je napravio 1 cm2ćelija s 27,06% učinkovitosti, čime su uspostavljeni novi standardi toplinske stabilnosti (vidi video).
Poticanje povećanja učinkovitosti potaknuto je "većim prostorom za učinkovitost pretvorbe energije-jer je teoretska granica učinkovitosti za trostruki spoj ~51%, dok je za dvostruki spoj oko 45%", kaže Ho-Baillie, koji je također povezan s Net Zero Institute Sveučilišta u Sydneyu. "Jedan spoj je 33% ako razmak između pojaseva solarne ćelije nije ograničen, ali samo 30% za silicij."
Višespojne tandemske solarne ćelije uključuju slaganje solarnih ćelija s različitim razmakom pojasa-s najvećim na strani-okrenutoj prema suncu-kako bi se omogućilo svakoj ćeliji da učinkovitije pretvori dijelove solarnog spektra u električnu energiju i kako bi se smanjili pod{3}}razmak pojasa i gubici termalizacije.
"U dvo-spojnoj ćeliji, na primjer, gornji -pojasni spoj pretvara višu energiju fotona u električnu energiju i to čini učinkovitije od užeg pojasnog spoja-što smanjuje gubitak termalizacije", objašnjava Ho-Baillie. "Foton-niže energije prolazi kroz gornji -pojasni spoj i bit će apsorbiran od strane donjeg spoja užeg pojasnog razmaka za pretvorbu električne energije. Ako donji spoj nije bio tamo, takvi fotoni niže-energije rezultiraju gubitkom neapsorpcije pod-pojasnog razmaka."
Optički dizajni
Za ilustraciju uključenih optičkih dizajna, dva gornja spoja perovskita električno su međusobno povezana preko nanočestica zlata. "Koristili smo optičko modeliranje da simuliramo učinak pokrivenosti nanočesticama na optički gubitak, a električno modeliranje da simuliramo omski kontakt koji stvaraju nanočestice", objašnjava Ho-Baillie. "Ravnoteža se postiže kada je prisutan dovoljan broj nanočestica za minimalni optički gubitak bez ugrožavanja električnih performansi."
Ho-Bailliein tim također je poboljšao stabilnost i performanse perovskitnog spoja širokog pojasnog razmaka (1,91-eV) "zamjenom rubidija s manje stabilnim metilamonijem u perovskitu i zamjenom piperazinij-diklorida (PDCI) s manje stabilnim litijevim fluoridom kao slojem za pasiviziranje površine", kaže ona.
Ho-Bailliejeva upornost u želji da vizualizira ultratanko zlato stvarno se isplatila. "Potrebna je kritična količina zlata da bi se klasteri formirali da bi prvo postali polukontinuirani film", kaže ona. "Više zlata omogućit će rast kontinuiranog filma. Ispod kritične količine 'klastera', zlato će biti u obliku nanočestica. Ono što čini naša otkrića zanimljivima je da filmovi-neprekidni ili nekontinuirani-nisu potrebni za povezivanje dvaju spojeva. Nanočestice, iako izolirane, dovoljne su za omski kontakt između spojeva za vertikalni prijenos nositelja-i istovremeno minimiziraju optičke gubitke."
Što ovaj rekord učinkovitosti znači za polje? "Naša demonstracija pruža uvid u važna svojstva materijala za buduća poboljšanja učinkovitosti", kaže Ho-Baillie. "Analiza gubitaka također daje preporuke za buduća poboljšanja učinkovitosti-i za male- i za-uređaje s velikim-područjima. Sljedeće: 30% trostruki spoj, gurajući se prema 40%."
Rad tima uključivao je partnere iz Kine, Njemačke i Slovenije, a dobio je potporu Australske agencije za obnovljivu energiju i Australskog istraživačkog vijeća.
