Krzem wciąż jest dominującym materiałem wśród ogniw fotowoltaicznych na światowym rynku energetycznym, z wydajnością modułów wynoszącą ok. 20-22 proc. Wciąż poszukuje się nowych materiałów i technologii produkcji, które pozwolą uzyskać jeszcze wyższą sprawność w tej gałęzi OZE. Tandemowe ogniwa słoneczne są idealnym kandydatem, a uczeni z Uniwersytetu Nauki i Techniki Króla Abdullah (KAUST) są liderem w tej dziedzinie.
Czytaj też: Panele fotowoltaiczne będą oznaczone. Chodzi o skalę emisji dwutlenku węgla
Naukowcy wyprodukowali perowskitowo-krzemowe tandemowe ogniwo słoneczne o sprawności konwersji mocy (PCE) 33,2 proc. Jest to najwyższa sprawność urządzenia tandemowego na świecie, przewyższająca rekord Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) wynoszący 32,5 proc. PCE. Urządzenie tandemowe uzyskało certyfikat European Solar Test Installation (ESTI) i znalazło się na szczycie listy National Renewable Energy Laboratory (NREL).
Ogniwa przyszłości
Zespół prowadzony przez prof. Stefaana De Wolfa ulepszał koncepcję tandemu ogniw perowskitowo-krzemowych od 2016 r., opracowując nowe materiały, metody i struktury urządzeń, a także rozwijając fundamentalne wyzwania.
Powstałe w ten sposób tandemowe ogniwo słoneczne łączy ogniwa perowskitowe z krzemowymi. Perowskitowa warstwa górna najlepiej absorbuje światło niebieskie, natomiast krzemowy podkład idealnie pochłania światło czerwone. Połączenie tych materiałów maksymalizuje przechwytywanie i konwersję światła słonecznego na energię elektryczną bardziej efektywnie niż konwencjonalne analogi krzemowe z pojedynczym złączem.
Czytaj też: Tory kolejowe dostarczą energii. Wystarczy położyć na nich fotowoltaikę
Szacunki wskazują, że technologie tandemowe będą obejmować ponad 10 mld dolarów udziału w globalnym rynku fotowoltaicznym do 2032 r.
Ten nowy rekord jest najwyższym PCE jakiegokolwiek dwupołączeniowego ogniwa słonecznego w świetle niezogniskowanym, poświadczając ogromną obietnicę tandemów perowskit/krzem do dostarczania ultrawysokiej wydajności modułów fotowoltaicznych, co jest krytyczne dla szybkiego osiągnięcia celów energii odnawialnej w kierunku zwalczania zmian klimatycznych. prof. Stefaan De Wolf
Naukowcy badają obecnie skalowalne metody produkcji na skalę przemysłową perowskitowo-krzemowych ogniw tandemowych o powierzchni przekraczającej 240 cm2, jak również strategie uzyskiwania wysoce stabilnych urządzeń tandemowych, które przejdą krytyczne protokoły stabilności przemysłowej.