Hybrydowe ogniwa fotowoltaiczne z wysoką sprawnością!          

Szybki rozwój hybrydowych ogniw słonecznych z materiałów perowskitowych doprowadził do powstania urządzeń laboratoryjnych o wydajności konkurencyjnej w stosunku do technologii komercyjnych. W pierwszym kwartale 2024 roku grupa naukowców z Wielkiej Brytanii i Australii przeprowadziła demonstrację działania tych urządzeń.

Kilka słów o badaniach

Za przeprowadzenie przełomowych analiz odpowiedzialni są naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge, Uniwersytetu Monash, Uniwersytetu w Sydney i Uniwersytetu Nowej Południowej Walii. To oni, przy koordynacji Organizacji Badań Naukowych i Przemysłowych Wspólnoty Narodów (Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, w skrócie CSIRO) oraz finansowani przez Australijską Agencję Energii Odnawialnej (ARENA) wykonali elastyczne ogniwa fotowoltaiczne tworzone w technologii R2R o różnych wymiarach. Na czym polega ich unikatowość?

Czym jest technologia Roll-to-roll?

Technika Roll-to-roll, czyli inaczej mówiąc R2R, polega na nanoszeniu „warstw aktywnych” odpowiedzialnych za generowanie ładunku elektrycznego na elastyczną taśmę przy zastosowaniu procedur używanych w przemyśle drukarskim. Prace nad rozwojem tej metody trwają od kilku lat w różnych zakątkach świata, ale dopiero międzyuczelnianej grupie naukowców udało się osiągnąć wysokie efekty w zakresie sprawności. Było to możliwe dzięki wykorzystaniu materiałów perowskitowych.

Technologia R2R umożliwia produkcję rolek ogniw fotowoltaicznych o różnych rozmiarach. Badacze zaproponowali także przekształcenie mało efektywnych ekonomicznie receptur laboratoryjnych, w skalowalny proces możliwy do zastosowania na urządzeniach wielkopowierzchniowych. W centrum tego sukcesu znajduje się zastąpienie złota, na rzecz atramentów na bazie węgla. Przyczyniło się to do znaczącej redukcji kosztów produkcji.

Wysoka sprawność hybrydowych ogniw fotowoltaicznych

Dane zawarte w artykule pt.: „The first demonstration of entirely roll-to-roll fabricated perovskite solar cell modules under ambient room conditions” pokazują, że estymowany koszt wytworzenia hybrydowych ogniw fotowoltaicznych na bazie opisanej metody wynosi 0,7 dol./Wp przy utrzymaniu tempa produkcyjnego 1 mln m²/rok. Naukowcy podkreślają przy tym, że istnieje wiele miejsc, które wymagają dalszej optymalizacji, która może pociągnąć za sobą kolejne oszczędności na etapie wytwórczym.

W zamian otrzymujemy ogniwa fotowoltaiczne o zadowalającej sprawności. Dla produktów o mniejszej powierzchni osiągnięto wydajność na poziomie 15,5%, z kolei dla większych było to 11%. Atrakcyjne były też wyniki w zakresie prądu wyjściowego na poziomie 19,9 mA oraz współczynnika wypełnienia (FF) – 62,3%. Przyszłość pokaże, czy ta metoda produkcji ogniw hybrydowych ma szanse na komercjalizację.

Źródło: nature.com