A legrangosabb tudományos folyóirat, a Nature Energy német tudósok cikket közölt a mai legfejlettebb perovszkit napelemek méretezhető előállítására szolgáló technológia kidolgozásáról. Teljesen perovszkit tandem napelemről beszélünk, melynek mindkét rétege csak ezen ásványok kristályos szerkezetét tartalmazza. Ez azt jelenti, hogy az ilyen elemek egyszerűen és gyorsan előállíthatók anélkül, hogy elveszítenék a meglehetősen magas hatékonyságot.
A tandem napelemek lehetővé teszik, hogy a sejtek szélesebb energiaspektrumon működjenek. Például a felső szilíciumréteg elnyeli a vörös és infravörös spektrumot, míg az alsó perovszkit réteg a kéket és a zöldet. A múlt héten az ilyen tandem perovszkit cellák hatékonysági rekordot döntöttek, amikor a fotovoltaikus cellák hatásfoka a történelemben először haladta meg a 30%-ot (1 cm2-es cellánál, ami azért fontos, mert a hatásfok a lépték növekedésével csökken). Az eredmény elképesztő, bár nem szabad elfelejteni, hogy ennek az elemnek az egyik rétege szilícium az ebből következő gyártási jellemzőkkel, beleértve a költséges feldolgozást is.
Egy új tanulmányban a Karlsruhei Technológiai Intézet (KIT) tudósai arra törekedtek, hogy kizárólag perovszkit ásványokból hozzon létre egy tandem sejtet különböző sávközökkel, ami lehetővé tenné, hogy a sejt felső és alsó rétegei különböző spektrumokkal dolgozzanak, és elkerüljék a szilícium használata. Az eredmény olyan jó volt, hogy a tudósok a fejlesztést egyenes útnak nevezték a tandem tiszta perovszkit sejtek tömeggyártásához.
Az oldatok mechanikai alkalmazásának és a vákuumleválasztásnak a kombinációjával a kutatók létrehoztak egy cellát, amely 12.25 cm2-es nettó fotocella felülettel (a keretek és az érintkező elektródák nélkül) 19.1%-os hatékonyságot mutatott. Ugyanennek a 0.1 cm2-es elemnek a gyártásánál a hatékonyság 23.5% volt. A gyártási folyamat többszörös skálázása csak nem teljes, 5%-os hatékonyságcsökkenést eredményezett. Ez azt jelenti, hogy a folyamattechnológia tömegre skálázható a hatékonyság jelentős csökkenése nélkül. Ugyanakkor megmaradnak a perovszkit cellák gyártásának fő előnyei – a folyékony oldatokkal történő feldolgozás, és ennek eredményeként az összetett formájú fotovoltaikus felületek és rugalmas hordozón történő létrehozásának lehetősége.
Kép forrása: Bahram Abdollahi Nejand, KIT
Forrás: Karlsruhe Institute of Technology. A kutatás ingyenesen elérhető a Nature Energy oldalán: https://rdcu.be/cRW93.
