Πηγή: scitechdaily.com
Dr. Andreas Distler (ZAE Bayern) με την ηλεκτρονική ηλιακή μονάδα εγγραφής στο ηλιακό εργοστάσιο του μέλλοντος. Στο παρασκήνιο, η πιλοτική γραμμή για τυπωμένα φωτοβολταϊκά λεπτού φιλμ.
Μια ερευνητική ομάδα από τη Νυρεμβέργη και το Erlangen έχει θέσει ένα νέο ρεκόρ για την απόδοση μετατροπής ισχύος των οργανικών φωτοβολταϊκών μονάδων (OPV). Οι επιστήμονες από το Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), το βαυαρικό κέντρο εφαρμοσμένης ενεργειακής έρευνας (ZAE) και το ινστιτούτο Helmholtz Erlangen-Nürnberg για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας (HI ERN), υποκατάστημα του Forschungszentrum Jülich, σε συνεργασία με την Το Τεχνολογικό Πανεπιστήμιο της Νότιας Κίνας (SCUT) σχεδίασε μια μονάδα OPV με απόδοση 12,6% σε μια έκταση 26 τετραγωνικών εκατοστών. Το πρώην παγκόσμιο ρεκόρ κατά 9,7% υπερέβη κατά 30%.
Αυτή είναι η υψηλότερη τιμή απόδοσης που έχει αναφερθεί ποτέ για μια οργανική φωτοβολταϊκή μονάδα. Αυτό επιβεβαιώθηκε από μια πιστοποιημένη βαθμονομημένη μέτρηση υπό τυποποιημένες συνθήκες δοκιμών από το ανεξάρτητο εργαστήριο πιστοποίησης της Fraunhofer ISE (Freiburg) τον Σεπτέμβριο του 2019. Η μονάδα πολλαπλών κυψελών αναπτύχθηκε στο Solar Factory of the Future στο Πανεπιστήμιο Energie Campus Nürnberg (EnCN) ένα εργαστήριο επίστρωσης με μια μοναδική πιλοτική γραμμή μεγαβάτ για φωτοβολταϊκά με λεπτή μεμβράνη, η οποία σχεδιάστηκε και υλοποιήθηκε με οικονομική υποστήριξη από το Υπουργείο Οικονομικών της Βαυαρίας.
"Αυτή η σημαντική ανακάλυψη δείχνει ότι η Βαυαρία δεν είναι μόνο ηγέτης στην προώθηση των φωτοβολταϊκών εγκαταστάσεων, αλλά κατέχει επίσης ηγετική θέση στην ανάπτυξη μελλοντικών τεχνολογιών", τονίζει ο Hubert Aiwanger, Υπουργός Οικονομικών, Περιφερειακής Ανάπτυξης και Ενέργειας της Βαυαρίας.
Τα οργανικά ηλιακά κύτταρα αποτελούνται συνήθως από δύο διαφορετικά οργανικά συστατικά, τα οποία διαθέτουν τις απαραίτητες ιδιότητες των ημιαγωγών. Σε αντίθεση με το συμβατικά χρησιμοποιούμενο πυρίτιο, το οποίο κατασκευάζεται με διεργασίες τήξης εντάσεως ενέργειας, τα οργανικά υλικά μπορούν να εφαρμοσθούν απ'ευθείας από τα διαλύματα επί ενός φορέως φορέως ή ενός φορέως γυαλιού.
Αφενός, αυτό μειώνει το κόστος κατασκευής, ενώ η χρήση εύκαμπτων, ελαφρών υλικών επιτρέπει νέες εφαρμογές, όπως κινητές συσκευές ή ρούχα, ακόμη και αν η απόδοση δεν είναι ακόμη συγκρίσιμη με εκείνη των παραδοσιακών ηλιακών κυψελών πυριτίου.
"Αυτό το ορόσημο στην έρευνα για οργανικές ημιαγωγούς δείχνει ότι οι τελευταίες εξελίξεις επιδόσεων με πιστοποιημένη αποτελεσματικότητα κυψελίδων άνω του 16% δεν περιορίζονται στην εργαστηριακή κλίμακα αλλά είναι έτοιμες να κλιμακωθούν μέχρι το επίπεδο των πρωτοτύπων", εξηγεί ο καθηγητής Christoph Brabec από την FAU , διευθυντής στο HI ERN και επιστημονικός διευθυντής του ηλιακού εργοστασίου του μέλλοντος, μια ερευνητική ομάδα της ZAE Bayern.
Λόγω του σχεδιασμού τους, η απόδοση των πλήρων φωτοβολταϊκών μονάδων είναι πάντοτε ελαφρώς χαμηλότερη από αυτή των ξεχωριστών κυψελών. Ένα τμήμα της περιοχής της μονάδας, για παράδειγμα, είναι πάντα ανενεργό, καθώς χρησιμοποιείται για τη διασύνδεση των μεμονωμένων κυψελών. Με μια αυξανόμενη περιοχή υπομονάδας, οι απώλειες που προκαλούνται από την ηλεκτρική αντίσταση των ηλεκτροδίων αυξάνονται επίσης.
Η μονάδα εγγραφής αποτελείται από δώδεκα σειριακά συνδεδεμένα κελιά και έχει έναν γεωμετρικό παράγοντα πλήρωσης άνω του 95 τοις εκατό. Αυτό το τμήμα της περιοχής της μονάδας συμβάλλει ενεργά στην παραγωγή ενέργειας. Όσον αφορά την ενεργό περιοχή της, η ενότητα επιτυγχάνει ακόμη και απόδοση 13,2%. Η ελαχιστοποίηση των αδρανών περιοχών επιτεύχθηκε μέσω της δομής λέιζερ υψηλής ανάλυσης, όπως αναπτύχθηκε και βελτιστοποιήθηκε τα τελευταία χρόνια στο "Ηλιακό εργοστάσιο του μέλλοντος".
