Ny studie: Ökad solcellseffektivitet och lägre kostnader med avancerade organiska beläggningar

StockholmForskare har funnit ett sätt att öka solcellers effektivitet med hjälp av en speciell organisk beläggning. De har förbättrat solceller gjorda av kisel och perovskit, vilket kan leda till mer effektiva och billigare solpaneler.

I solceller träffar ljus en halvledare och slår bort elektroner, vilket skapar positivt laddade hål. Dessa laddningar samlas sedan upp som elektrisk ström. Tandemceller använder två typer av halvledare för att fånga upp ett bredare spektrum av solljus, vilket gör dem mer effektiva. De huvudsakliga materialen är kisel, som fångar in rött och nära infrarött ljus, och perovskit, som är bra på att fånga synligt ljus.

Viktiga punkter:

• Standardkiselplattor som tillverkas via Czochralski-processen är billigare men har ytmikrostrukturer.
• Mikrostrukturerade plattor ger bättre ljusupptagning men kan orsaka defekter när de beläggs med perovskit.
• En ny organisk beläggning med CF3-TEA gör ytan jämnare och förbättrar de elektroniska egenskaperna.
• Nästan 31 % effektivitet uppnåddes med denna beläggning på tandemsolceller.

Den nya forskningen använder billigare kiselplattor tillverkade med Czochralski-processen, som har små pyramidliknande strukturer. Dessa strukturer bidrar till en god ljusabsorption eftersom de reflekterar mindre ljus. Normalt används dyrare, polerade kiselplattor i perovskit/kisel-system.

Läs också:

Idag · 02:11

Hamstergener avslöjar hemligheten bakom djurens vinterdvala

Dessa mikrostrukturerade ytor har ett problem. När de täcks med perovskit uppstår ofta defekter som minskar effektiviteten och stabiliteten. Dessa defekter försvårar elektronernas rörelse, vilket leder till energiförlust genom processer som inte avger ljus.

Forskargruppen under ledning av professor Kai Yao har hittat en lösning. De använder en spraybeläggningsmetod för att applicera en speciell kemikalie som heter CF3-TEA. Detta skapar ett jämnt lager, även på små, ojämna ytor. CF3-TEA-beläggningens starka egenskaper minskar avsevärt problemen som orsakas av ytfel.

Beläggningen minskar förlusten av elektroner, vilket möjliggör mer effektiv elektronöverföring till det elektronfångande lagret. Denna förändring med CF3-TEA har gjort att perovskite/silikon-tandemsolceller har nått en effektivitet på nästan 31 % och förblivit stabila över tid.

Denna nya utveckling är spännande eftersom den möjliggör användning av billigare kiselplattor utan att minska solcellernas effektivitet. Förmågan att behålla hög effektivitet och stabilitet med kostnadseffektiva material kan innebära ett stort framsteg för förnybar energi. Detta kan göra solenergi mer tillgängligt och leda till ökad användning globalt.