Az új tandem napelemek világrekord hatásfokot értek el - 3 Május 2022

Az EPFL műszaki egyetem tudósai Neuchâtelben olyan tandem napelemet fejlesztettek ki, amely 29,2 százalékos igazolt rekord hatásfokot képes elérni. Ezt az eredményt egy perovszkit napelem és egy texturált szilícium napelem kombinálásával produkálták.

A szilíciumból készült napelemeket széles körben használják, de korlátozott teljesítmény-átalakítási hozamuk van. Az alapvető termodinamikai korlátok miatt ezek a hozamok a belátható jövőben valószínűleg 27 százalék körül fognak tetőzni. Az ilyen napelemeket tartalmazó modulok maximális hozama 23-25 százalék körül lesz.

Ezek a korlátok azonban áthidalhatók, ha - úgynevezett tandemet alkotva - a szilíciumot olyan kiegészítő napelemmel kombinálják, amely a napspektrum kék-zöld részét elnyeli és hatékonyabban hasznosítja. A tandemhez felhasználható különböző anyagok közül a közelmúltban kiderült, hogy a halogenid-perovszkitok a legalkalmasabbak a szilícium hatékonyságának növelésére anélkül, hogy a gyártás jelentős többletköltségekkel járna.

Az egyik akadály az volt, hogy megtalálják a módját annak, hogy a szilícium szándékosan érdes vagy texturált felületét egyenletesen bevonják a halogenid-perovszkitok vékony rétegével. A texturált felületet a fényvisszaverődés minimalizálása érdekében használják. Ez a fajta rendszer már megtalálható az összes kereskedelmi forgalomban kapható kristályos szilíciumcellában.

Az EPFL Fotovoltaika és Vékonyréteg-elektronika Laboratóriumának (PV-lab) tudósai Christophe Ballif vezetésével 2018-ban kifejlesztettek egy módszert, amellyel egyenletesen lehet perovszkitrétegeket növeszteni a texturált szilíciumra. A koncepciót igazoló eszközeikről kimutatták, hogy 25,2 százalékos hatásfokot érnek el. Most a kutatók továbbfejlesztették a perovszkit-kristályosítási eljárást, és rendkívül átlátszó rétegeket fejlesztettek ki, aminek eredményeképpen 1 cm2-es felületen 29,2 százalékos hatásfokú tandem napelemeket hoztak létre.

Ezt a hozamot a németországi Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (Fraunhofer ISE) függetlenül tanúsította. Ez az eredmény új világrekordot a teljesen texturált perovszkit-szilícium eszközök esetében. Ez azonban csak egy köztes lépés. A kutatócsoport már most egyértelmű utat lát a 30 százalék feletti hozam eléréséhez, kihasználva a szilícium textúrája által lehetővé tett nagy áramot. "Több évnyi kutatás-fejlesztés szükséges még ahhoz, hogy az ilyen technológia és gyártási folyamatok piacra kerüljenek. Nagy kihívást jelent majd olyan napelemek kifejlesztése, amelyek több mint 25 évig stabilan megmaradnak a háztetőkön. Az elülső textúra megváltoztatása nélkül demonstrált magasabb hatásfok azonban nagyon vonzó lesz a fotovoltaikus ipar számára" - mondja Ballif.

A vonzalmat az alapozza meg, hogy a felfedezés komoly lehetőséget ad a kWh-kénti áramtermelési költségek csökkentésére, hiszen ugyanazon a területen az új típusú napelem több energiát termel.

Hardverek, szoftverek, tesztek, érdekességek és színes hírek az IT világából ide kattintva!