Nowe badania: zwiększenie wydajności energii słonecznej dzięki zaawansowanym powłokom organicznym na ogniwach.

WarsawNaukowcy odkryli metodę zwiększania wydajności ogniw słonecznych poprzez zastosowanie specjalnej powłoki organicznej. Udoskonalili ogniwa słoneczne zbudowane z krzemu i perowskitu, co może prowadzić do wydajniejszych i tańszych paneli słonecznych.

W ogniwach słonecznych światło uderza w półprzewodnik, wybijając elektrony i tworząc dodatnio naładowane dziury. Te ładunki są następnie zbierane jako prąd elektryczny. Ogniwa tandemowe wykorzystują dwa rodzaje półprzewodników, aby uchwycić szerszy zakres światła słonecznego, co zwiększa ich skuteczność. Główną parą półprzewodników są krzem, który pochłania światło czerwone i bliskie podczerwonemu, oraz perowskit, który doskonale pochłania światło widzialne.

Kluczowe informacje:

• Standardowe wafle krzemowe produkowane metodą Czochralskiego są tańsze, ale mają mikrostruktury na powierzchni.
• Wafle z mikrostrukturami lepiej pochłaniają światło, ale wprowadzają defekty przy powlekaniu perowskitem.
• Nowa organiczna powłoka z CF3-TEA pomaga wygładzić defekty i poprawia właściwości elektroniczne.
• Osiągnięto wydajność bliską 31% dzięki tej powłoce na tandemowych ogniwach słonecznych.

Nowe badania wykorzystują tańsze wafle krzemowe wytwarzane metodą Czochralskiego, które posiadają mikroskopijne struktury o kształcie piramidalnym. Struktury te pomagają lepiej absorbować światło, ponieważ odbijają go mniej. Zwykle w systemach perowskitowo-krzemowych stosuje się droższe, polerowane wafle krzemowe.

Zobacz również:

Dzisiaj · 21:21

Bakterie zmieniają swoje rybosomy, by przechytrzyć antybiotyki i zwiększyć odporność

Mikrostrukturalne powierzchnie borykają się z pewnym problemem. Gdy są pokryte perowskitem, często powstają wady, które obniżają ich wydajność i stabilność. Te defekty utrudniają przepływ elektronów, co prowadzi do utraty energii poprzez procesy nieemitujące światła.

Zespół badawczy pod przewodnictwem profesora Kai Yao opracował rozwiązanie. Wykorzystują metodę natryskową, aby nanieść specjalną substancję chemiczną o nazwie CF3-TEA. Dzięki temu uzyskują równomierną powłokę, nawet na małych, nierównych powierzchniach. Wyjątkowe właściwości powłoki CF3-TEA znacznie redukują problemy związane z niedoskonałościami powierzchni.

Powłoka zmniejsza utratę elektronów, co umożliwia bardziej efektywny transfer elektronów do warstwy wychwytującej elektrony. Dzięki zmianie z CF3-TEA ogniwa tandemowe perowskitowo-krzemowe osiągnęły prawie 31% wydajności i zachowały stabilność w czasie.

To nowe odkrycie jest ekscytujące, ponieważ umożliwia korzystanie z tańszych płytek krzemowych bez obniżenia wydajności ogniw słonecznych. Utrzymanie wysokiej wydajności i stabilności przy zastosowaniu materiałów o niskim koszcie może stanowić znaczący krok naprzód dla energii odnawialnej. To może sprawić, że energia słoneczna stanie się bardziej dostępna i prowadzić do jej szerszego zastosowania na całym świecie.