Source: saudigazette.com.sa
Mivel a globális fenntarthatóság és a tiszta energia megatrendjei hatással vannak arra, hogyan közelítjük meg az energiastratégiákat a bolygó zöldebb jövője felé, a megújuló technológiák, mint például a szél- és a napenergia, a kutatás fókuszában állnak. A szoláris technológia terén az elmúlt másfél évtizedben népszerűvé vált a perovskit napelemek (PSC) feltörekvő területe.
A szilícium napelemek által dominált területen azonban a perovszkit napelemek viszonylag új technológiájának a nagy teljesítménykonverziós hatékonyság (PCE) mellett két másik kulcsfontosságú követelménynek is meg kell felelnie a sikeres kereskedelmi forgalomba hozatalhoz: a stabilitásnak és a skálázhatóságnak.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
A nedves{0}}hőteszt egy felgyorsított és szigorú környezeti öregedési teszt, amelynek célja annak meghatározása, hogy a napelemek képesek-e ellenállni a magas páratartalomnak és a magas hőmérsékletnek való tartós kitettségnek.
A tesztet 1,000 órán keresztül 85 százalékos páratartalmú és 85 Celsius-fokos, ellenőrzött környezetben végzik. Célja, hogy megismételje a több éves kültéri expozíciót, és értékelje az olyan tényezőket, mint a korrózió és a rétegvesztés.
A teszt keménysége összhangban van a fotovoltaikus (PV) technológia kereskedelmi forgalomba hozatali követelményeivel, amelyeknek 25-30 éves garanciát kell lefedniük a hagyományos kristályos -szilícium modulokra. Ahhoz, hogy átmenjen a teszten, a napelemnek meg kell őriznie kezdeti teljesítményének 95 százalékát.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
A 3D perovszkit fóliáknak ez a sebezhetősége az, ami lehetővé teszi a légköri anyagok nem kívánt beszivárgását, és korlátozott hőállóságot biztosít. A KAUST kutatói megoldást találtak a 2D -perovszkit passzivációs rétegek tervezésére és bevezetésére, amelyek egyidejűleg javítják az energiaátalakítási hatékonyságot és a PSC-k élettartamát.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
A szilícium ostyákkal ellentétben azonban a perovszkitokat közvetlenül üveghordozóra lehet bevonni, prekurzor oldat segítségével. Az oldatot olyan oldószerrel készítik, amely szilárd halmazállapotúvá kristályosodik.
Az egyik jelentős előny, hogy a prekurzor anyagok költséges létesítmények és 1,000 fok feletti energiaigényes környezetek nélkül is előállíthatók, ami jellemző a hagyományosabb félvezetőkre, például a szilíciumra.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
A fennmaradó kihívás a teljesítmény és a stabilitás után a méretezés. A legtöbb napelem-alkalmazás a közüzemi{0}}léptékű szektorokra és a tetőtéri panelekre összpontosít. Míg az utóbbi Szaúd-Arábiában nem kiemelkedő, a Királyságban folytatott nagy projektek közé tartoznak a sivatagi nagy fotovoltaikus mezők.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
