Slovenski znanstveniki razvili novo učinkovitejšo sončno celico
Datum: 14. marec 2022
Avtor: Peter Palčec
Kategorija: En.vizija
Tema:
Električna energija
, Obnovljivi viri energije
, Nove tehnologije
Dr. Marko Jošt in sodelavci Laboratorija za fotovoltaiko in optoelektroniko (LPVO) Fakultete za elektrotehniko Univerze v Ljubljani (UL FE) pod vodstvom prof. dr. Marka Topiča so razvili monolitno perovskitno-CIGS tandemsko sončno celico s certificirano učinkovitostjo pretvorbe energije 24,2 odstotka pod standardnimi testnimi pogoji, so prejšnji teden sporočili s fakultete. Učinkovitost so potrdili v neodvisnem laboratoriju CalLab na Frauenhoferjevem inštitutu ISE.
»V zaključku svojega podoktorskega usposabljanja na Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) je dr. Marko Jošt s sodelavci izdelal perovskitno-CIGS tandemsko sončno celico z do zdaj največjo, 24,2-odstotno učinkovitostjo pretvorbe svetlobne energije v električno, pri čemer so s sodelavci iz LPVO izvajali optimizacijo z optičnimi simulacijami,« so v sporočilu za javnost napisali na fakulteti.
Tandemska celica je sestavljena iz perovskitne zgornje celice in spodnje celice na osnovi halkopiritnega materiala CIGS, učinkovitost pretvorbe 24,2 odstotka pa je za to kombinacijo po navedbah fakultete najvišja do sedaj. Najučinkovitejše perovskitne tandemske sončne celice so sicer po pojasnilih ljubljanske fakultete za elektrotehniko perovskitno-silicijeve, »a imajo perovskitno-CIGS določene prednosti, saj so izredno tanke (pod 3 μm) in jih lahko naredimo upogljive, poleg tega pa so zaradi dobre odpornosti na visokoenergijsko sevanje primerne tudi za uporabo v vesolju«.
Rezultate raziskav, ki so plod bilateralnega nemško-slovenskega projekta TAPAS, so dr. Marko Jošt kot prvi avtor, mlada raziskovalka Špela Tomšič, izr. prof. dr. Benjamin Lipovšek in prof. dr. Marko Topič kot soavtorji, objavili v reviji ACS Energy Letters, ki sodi med pet najboljših mednarodnih znanstvenih revij za energetiko in nanoznanost. V članku so med drugim predstavili izdelavo tandemske sončne celice ter podali smernice za nadaljnje izboljšanje učinkovitosti pretvorbe. Pri tem so se oprli na optične simulacije, s katerimi so optimizirali debeline posameznih plasti v strukturi celice, ki omogočajo maksimalno in uravnoteženo absorpcijo sončne svetlobe v zgornji in spodnje celici. Na podlagi izračunov napovedujejo, da bo optimalno zasnovana celica lahko dosegla učinkovitost pretvorbe do 32 %.
S pomočjo tokovno-napetostnih meritev perovskitne in CIGS enospojne sončne celice pri različnih osvetlitvah in temperaturah ter naprednih optičnih simulacij so ocenili tudi energetski donos tandemske sončne celice. Ugotovili so, da je temperaturni koeficient CIGS sončne celice višji kot od perovskitne sončne celice, s čimer je perovskitna sončna celica v prednosti pri delovanju v toplejših krajih.
»Še pomembneje, rezultati so pokazali, da z integracijo CIGS sončne celice v tandemsko celico izboljšamo letni energijski donos za več kot 50 %. S pomočjo modela za izračun energijskega donosa, ki so ga razvili v LPVO, lahko tako natančno ovrednotimo potencial enospojnih in tandemskih sončnih celic ter prednost le-teh v fotonapetostnih elektrarnah pri proizvodnji električne energije,« so še sporočili s fakultete.
Za deljenje vsebin na družbenih omrežjih se je potrebno strinjati s piškotki (spodaj levo)
