Sursa:solliance.eu
De la stânga la dreapta: Yifeng Zhao (TU-Delft), Mehrdad Najafi (TNO), Valerio Zardetto (TNO) și Dong Zhang (TNO) (fotografie de Niels van Loon)
EINDHOVEN, 26 septembrie 2022 – TNO, TU Eindhoven, imec și TU Delft, parteneri în Solliance, și-au unit forțele pentru a împinge în continuare eficiența de conversie a celulelor solare tandem dincolo de limitele modulelor fotovoltaice comerciale (PV) de astăzi. Pentru prima dată, dispozitivele tandem perovskit/siliciu cu patru terminale cu celulă superioară certificată trec bariera de 30%. O astfel de eficiență ridicată permite mai multă putere pe metru pătrat și un cost mai mic pe kWh. Rezultatul este prezentat în cadrul celei de-a 8-a Conferințe Mondiale privind Conversia Energiei Fotovoltaice (WCPEC-8) de la Milano și a fost obținut prin combinarea celulelor solare perovskite emergente cu tehnologiile convenționale ale celulelor solare din siliciu. Celula de perovskit care are contacte transparente și face parte din stiva tandem a fost certificată independent.
În plus, obținerea unei densități mari de putere va crea mai multe oportunități de integrare a acestor celule solare în elementele de construcție și de construcție, astfel încât mai multă suprafață existentă să poată fi acoperită cu module fotovoltaice. Depășirea barierei de 30% este, prin urmare, un pas important în accelerarea tranziției energetice și îmbunătățirea securității energetice prin reducerea dependenței de combustibilii fosili.
CEL MAI BUN DIN AMBELE LUMI
Dispozitivele tandem pot atinge eficiențe mai mari decât celulele solare cu o singură joncțiune datorită unei mai bune utilizări a spectrului solar. Tandemurile în curs de dezvoltare combină tehnologia comercială de siliciu pentru dispozitivul inferior cu tehnologia perovskită: aceasta din urmă oferă o conversie foarte eficientă a luminii ultraviolete și vizibile și o transparență excelentă la lumina infraroșie apropiată. În dispozitivele tandem cu patru terminale (4T), celulele de sus și de jos funcționează independent una de cealaltă, ceea ce face posibilă aplicarea diferitelor celule inferioare în acest tip de dispozitive. Tehnologia comercială PERC, precum și tehnologiile premium precum heterojunction sau TOPCon sau tehnologia cu peliculă subțire, cum ar fi CIGS, pot fi implementate într-un dispozitiv tandem 4T fără nicio modificare a celulelor solare. Mai mult, arhitectura cu patru terminale facilitează implementarea tandemurilor bifaciale pentru a crește și mai mult randamentul energetic.
Cercetătorii din Țările de Jos și Belgia au îmbunătățit cu succes eficiența celulelor perovskite semi-transparente cu până la 19,7%, cu o suprafață de 3×3 mm2, așa cum este certificat de ESTI (Italia). „Acest tip de celulă solară prezintă un contact din spate extrem de transparent, care permite ca peste 93% din lumina infraroșu apropiat să ajungă la dispozitivul de jos. Această performanță a fost obținută prin optimizarea tuturor straturilor celulelor solare semi-transparente de perovskit folosind simulări optice și electrice avansate. ca ghid pentru munca experimentală în laborator”. spune Dr. Mehrdad Najafi de la TNO. „Dispozitivul cu siliciu este o celulă solară cu heterojoncție cu o lățime de 20×20-mm2, cu pasivizare optimizată a suprafeței, oxizi conductivi transparenți și contacte frontale placate cu Cu pentru extracția purtătorului de ultimă generație”, spune doctorand Yifeng Zhao la TU Delft, ale cărui rezultate au fost recent revizuite de colegi. Dispozitivul de siliciu stivuit optic sub perovskit contribuie cu 10,4% puncte de eficiență la conversia totală a energiei solare.
Combinată, 30,1 la sută este eficiența de conversie a acestor dispozitive tandem 4T care nu se potrivesc cu zona care funcționează independent. Cea mai bună eficiență din lume este măsurată conform procedurilor general acceptate.
VIITORUL A PATRU MODULE PV TANDEM TERMINALE
Acesta nu este tot, combinarea acestei celule de perovskit extrem de transparentă cu alte tehnologii pe bază de siliciu, cum ar fi contactul din spate (înveliș metalic și celulele de contact din spate interdigitate) și celulele solare TOPCon, a oferit, de asemenea, eficiențe de conversie care se apropie de 30%. Acest lucru demonstrează potențialul celulelor solare cu perovskite extrem de transparente și flexibilitatea lor de a fi combinate cu tehnologiile deja comercializate.
Aceste cele mai bune eficiențe din lume obținute pe o multitudine de tehnologii existente reprezintă o nouă piatră de hotar către implementarea industrială. „Acum cunoaștem ingredientele și suntem capabili să controlăm straturile necesare pentru a ajunge la o eficiență de peste 30 la sută. Odată combinate cu expertiza de scalabilitate și cunoștințele adunate în ultimii ani pentru a aduce materiale și procese pe o suprafață mare, ne putem concentra cu ajutorul nostru. partenerii industriali să aducă această tehnologie cu eficiență de peste 30% în producția de masă”, spune prof. Gianluca Coletti, manager de program, tehnologie și aplicații PV tandem la TNO.
