Perovskitový tandemový solární článek dosáhl rekordní účinnosti
Inženýři z Torontské univerzity vyvinuli nový solární článek s rekordním napětím a (pravděpodobně) rekordní účinností pro svůj druh. Čistý perovskitový tandemový solární článek využívá dvě vrstvy perovskitu, které zachycují světlo různých vlnových délek, a speciální povrchovou úpravu, která snižuje energetické ztráty. V oblasti fotovoltaiky je perovskit obzvláště slibným materiálem.
Nejenže skvěle absorbuje energii ze slunečního světla, ale je tenčí, lehčí, pružnější než křemík a jeho výroba je jednodušší a levnější. Co se týče účinnosti perovskitu, ta se za pouhých 10 let výrazně zvýšila – z méně než 4 % v roce 2009 na více než 25 % v roce 2021, čímž se vyrovná křemíku. Ještě lépe to funguje v tzv. tandemových článcích, kde je na sebe naskládáno více vrstev materiálů, které zachycují různé vlnové délky slunečního světla.
Například tandemové solární články z perovskitu a křemíku nedávno překročily hranici 30 % účinnosti. V nové studii tým inženýrů vytvořil a otestoval celoperovskitový tandemový solární článek. Tloušťku a chemické složení materiálu lze upravit tak, aby využíval různé části slunečního spektra, takže v jednom zařízení lze kombinovat dvě různé verze materiálu. V tomto případě má horní perovskitová vrstva širší pásmovou mezeru, která dobře absorbuje ultrafialovou část spektra i část viditelného světla.
Spodní vrstva má úzkou pásmovou mezeru, která je naladěna spíše na infračervenou část spektra. Tyto dvě vrstvy pokrývají větší část spektra, než by bylo možné u křemíku. Při použití této konstrukce dosáhl podle týmu solární článek o ploše 1 cm2 maximální účinnosti 27,4 %, což je rekordní hodnota pro tento typ a působivý výkon pro jakýkoli typ solárního článku. Nezávislá certifikace NREL však zaznamenala účinnost 26,3 %, což je jen o 0,1 % méně než současný oficiální rekord. Přesto článek dosáhl nového rekordu, a to v oblasti napětí.
Tým naměřil napětí při otevřeném obvodu 2,19 elektronvoltu, což je nejvyšší napětí ze všech tandemových solárních článků s perovskitovou technologií. Obou těchto výsledků bylo dosaženo díky úpravám na rozhraní mezi světlo pohlcující perovskitovou vrstvou a vrstvou odvádějící elektrony. Tým zjistil, že elektrické pole není konzistentní po celém povrchu perovskitu, což znamená, že některé elektrony se v obvodu ztrácejí. Proto přidali tenkou vrstvu zvanou 1,3-propandiamonium (PDA), která vyrovnává povrchový náboj. Výzkum byl publikován v časopise Nature.
Zdroj: redakce, nature.com newatlas.com