Екип от изследователи, ръководен от професор Анита Хо-Бейли, катедрата по нанонаука Джон Хук в Университета на Сидни в Австралия, постави нов рекорд в слънчевата технология за най-голямата в света тройна-перовскит-перовскит-силициева тандемна слънчева клетка.
Техните 16-см2клетката с тройно-съединение разполага с-ефективност на преобразуване на енергия в стабилно състояние от 23,3% (независимо сертифицирана), което е най-високата отчетена за устройство с голяма-площ от този вид. Нейният екип създаде и 1-см2клетка с 27,06% ефективност, която установи нови стандарти за термична стабилност (виж видеото).
Стремежът към повишаване на ефективността се движи от „по-голямото пространство за ефективност на преобразуване на енергия-, тъй като теоретичната граница на ефективност за тройно кръстовище е ~51%, докато за двойно кръстовище е около 45%“, казва Хо-Бейли, който също е свързан с Net Zero Institute на университета в Сидни. „Единично кръстовище е 33%, ако ширината на лентата на слънчевата клетка не е ограничена, но само 30% за силиций.“
Тандемните слънчеви клетки с много преходни връзки включват подреждане на слънчеви клетки с различна ширина на лентата-с най-високата от-гледащата към слънцето страна-, за да се позволи на всяка клетка да преобразува участъци от слънчевия спектър в електрическа енергия по-ефективно и да се минимизират под-зазорът на лентата и термалните загуби.
„В клетка с две -свързвания, например, най-горният широко-свързване преобразува по-висока фотонна енергия в електрическа енергия и го прави по-ефективно от свръзка с по-тясна смука-, което намалява загубите от термализация“, обяснява Хо-Бейли. „Фотонът с по-ниска{5}}енергия преминава през горния широко-забранен преход и ще бъде погълнат от по-тесния долен преход за преобразуване на електрическа енергия. Ако долният преход не е там, такива по-ниски{8}}енергийни фотони водят до загуба на под-непоглъщане на забранената лента.“
Оптични дизайни
За да илюстрира включените оптични дизайни, горните две перовскитни връзки на екипа са електрически свързани чрез златни наночастици. „Използвахме оптично моделиране, за да симулираме ефекта от покритието на наночастиците върху оптичните загуби, и електрическо моделиране, за да симулираме омичния контакт, осъществен от наночастиците“, обяснява Хо-Бейли. „Балансът се постига, когато има достатъчен брой наночастици за минимални оптични загуби, без да се компрометира електрическата ефективност.“
Екипът на Ho-Baillie също подобри стабилността и производителността на перовскитния преход с широка забранена лента (1,91-eV), като „замени рубидия с по-малко стабилния метиламониев в перовскита и замени пиперазиниевия дихлорид (PDCI) с по-малко стабилния литиев флуорид като повърхностен пасивиращ слой“, казва тя.
Устойчивостта на Ho-Baillie в желанието си да визуализира ултратънкото злато наистина се изплати. „Трябва да има критично количество злато, за да се образуват клъстери, за да се превърнат първо в полунепрекъснат филм“, казва тя. „Повече злато ще даде възможност за растеж на непрекъснат филм. Под критичното количество „клъстер“ златото ще бъде под формата на наночастици. Това, което прави нашите открития интересни е, че филми-непрекъснати или непрекъснати-не са необходими за свързване на две кръстовища. Наночастиците, макар и изолирани, са достатъчни за омичен контакт между кръстовищата за вертикален транспорт на носител-като същевременно минимизират оптичните загуби.“
Какво означава този рекорд за ефективност за областта? „Нашата демонстрация дава представа за важни свойства на материала за бъдещи подобрения на ефективността“, казва Хо-Бейли. „Анализът на загубите също така предоставя препоръки за бъдещи подобрения на ефективността-както за малки-, така и за-устройства с голяма-площ. Следва: 30% тройно кръстовище, насочващо се към 40%.“
Работата на екипа включваше партньори от Китай, Германия и Словения и получи подкрепа от Австралийската агенция за възобновяема енергия и Австралийския изследователски съвет.
