Πηγή:solliance.eu
Από αριστερά προς τα δεξιά: Yifeng Zhao (TU-Delft), Mehrdad Najafi (TNO), Valerio Zardetto (TNO) και Dong Zhang (TNO) (φωτογραφία Niels van Loon)
EINDHOVEN, 26 Σεπτεμβρίου 2022 – Η TNO, η TU Eindhoven, η imec και η TU Delft, συνεργάτες της Solliance, ένωσαν τις δυνάμεις τους για να ωθήσουν περαιτέρω την απόδοση μετατροπής των διπλών ηλιακών κυψελών πέρα από τα όρια των σημερινών εμπορικών φωτοβολταϊκών (PV) μονάδων. Για πρώτη φορά, διαδοχικές συσκευές περοβσκίτη/πυριτίου τεσσάρων τερματικών με πιστοποιημένη άνω κυψέλη περνούν το φράγμα του 30 τοις εκατό. Τέτοια υψηλή απόδοση επιτρέπει μεγαλύτερη ισχύ ανά τετραγωνικό μέτρο και λιγότερο κόστος ανά kWh. Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται κατά τη διάρκεια του 8ου Παγκόσμιου Συνεδρίου για τη Μετατροπή Φωτοβολταϊκών Ενέργειας (WCPEC-8) στο Μιλάνο και έχει επιτευχθεί συνδυάζοντας το αναδυόμενο ηλιακό στοιχείο περοβσκίτη με συμβατικές τεχνολογίες ηλιακών κυψελών πυριτίου. Η κυψέλη περοβσκίτη που διαθέτει διαφανείς επαφές και αποτελεί μέρος της διαδοχικής στοίβας έχει πιστοποιηθεί ανεξάρτητα.
Επιπλέον, η επίτευξη υψηλής πυκνότητας ισχύος θα δημιουργήσει περισσότερες ευκαιρίες για την ενσωμάτωση αυτών των ηλιακών κυψελών σε κατασκευαστικά και κτιριακά στοιχεία, έτσι ώστε περισσότερη υπάρχουσα επιφάνεια να μπορεί να καλυφθεί με Φ/Β πλαίσια. Το σπάσιμο του φραγμού του 30 τοις εκατό είναι επομένως ένα μεγάλο βήμα για την επιτάχυνση της ενεργειακής μετάβασης και τη βελτίωση της ενεργειακής ασφάλειας με τη μείωση της εξάρτησης από ορυκτά καύσιμα.
ΤΟ ΚΑΛΥΤΕΡΟ ΚΑΙ ΤΩΝ ΔΥΟ ΚΟΣΜΩΝ
Οι διαδοχικές συσκευές μπορούν να επιτύχουν υψηλότερη απόδοση από τα ηλιακά κύτταρα μονής διασταύρωσης λόγω της καλύτερης χρήσης του ηλιακού φάσματος. Οι επί του παρόντος αναδυόμενες σειρές συνδυάζουν την εμπορική τεχνολογία πυριτίου για την κάτω συσκευή με την τεχνολογία περοβσκίτη: η τελευταία διαθέτει εξαιρετικά αποτελεσματική μετατροπή υπεριώδους και ορατού φωτός και εξαιρετική διαφάνεια σε σχεδόν υπέρυθρο φως. Σε διαδοχικές συσκευές τεσσάρων τερματικών (4Τ) τα πάνω και τα κάτω κελιά λειτουργούν ανεξάρτητα το ένα από το άλλο, γεγονός που καθιστά δυνατή την εφαρμογή διαφορετικών κυψελών βάσης σε αυτού του είδους τις συσκευές. Η εμπορική τεχνολογία PERC καθώς και τεχνολογίες premium όπως η ετεροσύνδεσμος ή η τεχνολογία TOPCon ή η τεχνολογία λεπτής μεμβράνης όπως το CIGS μπορούν να εφαρμοστούν σε μια συσκευή 4T tandem χωρίς σχεδόν καμία τροποποίηση στα ηλιακά κύτταρα. Επιπλέον, η αρχιτεκτονική των τεσσάρων ακροδεκτών διευκολύνει την εφαρμογή διπλών πλευρών για περαιτέρω ενίσχυση της ενεργειακής απόδοσης.
Ερευνητές από την Ολλανδία και το Βέλγιο βελτίωσαν με επιτυχία την αποτελεσματικότητα των ημιδιαφανών κυψελών περοβσκίτη έως και 19,7 τοις εκατό με επιφάνεια 3×3 mm2 όπως πιστοποιείται από την ESTI (Ιταλία). "Αυτός ο τύπος ηλιακών κυψελών διαθέτει μια εξαιρετικά διαφανή πίσω επαφή που επιτρέπει σε πάνω από το 93 τοις εκατό του κοντινού υπέρυθρου φωτός να φτάσει στη συσκευή κάτω. Αυτή η απόδοση επιτεύχθηκε βελτιστοποιώντας όλα τα στρώματα των ημιδιαφανών ηλιακών κυψελών περοβσκίτη χρησιμοποιώντας προηγμένες οπτικές και ηλεκτρικές προσομοιώσεις ως οδηγός για την πειραματική εργασία στο εργαστήριο». λέει ο Δρ Mehrdad Najafi του TNO. "Η συσκευή πυριτίου είναι ένα ηλιακό κύτταρο πλάτους 20×20-mm2, ετεροζεύξης που διαθέτει βελτιστοποιημένη παθητικοποίηση επιφανειών, διαφανή αγώγιμα οξείδια και επικαλυμμένες μπροστινές επαφές για την τελευταία λέξη της τεχνολογίας" λέει ο Yifeng Zhao PhD στο TU Delft, τα αποτελέσματα του οποίου έχουν πρόσφατα αξιολογηθεί από ομοτίμους. Η συσκευή πυριτίου που στοιβάζεται οπτικά κάτω από τον περοβσκίτη συμβάλλει με 10,4 τοις εκατό πόντους απόδοσης στη συνολική μετατροπή της ηλιακής ενέργειας.
Σε συνδυασμό, 30,1 τοις εκατό είναι η απόδοση μετατροπής αυτών των διαδοχικών συσκευών 4T που δεν ταιριάζουν με την περιοχή που λειτουργούν ανεξάρτητα. Η καλύτερη απόδοση αυτού του κόσμου μετριέται σύμφωνα με γενικά αποδεκτές διαδικασίες.
ΜΕΛΛΟΝ ΤΕΣΣΕΡΩΝ Φ/Β ΜΟΝΑΔΩΝ ΤΕΡΜΑΤΙΚΟΥ TANDEM
Δεν είναι μόνο αυτό, ο συνδυασμός αυτής της εξαιρετικά διαφανούς κυψέλης περοβσκίτη με άλλες τεχνολογίες που βασίζονται σε πυρίτιο, όπως η οπίσθια επαφή (μεταλλική περιτύλιξη και διαψηφισμένες κυψέλες οπίσθιας επαφής) και οι ηλιακές κυψέλες TOPCon έχει επίσης αποδώσει απόδοση μετατροπής που πλησιάζει το 30 τοις εκατό . Αυτό καταδεικνύει τη δυνατότητα των εξαιρετικά διαφανών ηλιακών κυψελών περοβσκίτη και την ευελιξία τους να συνδυαστούν με ήδη εμπορευματοποιημένες τεχνολογίες.
Αυτές οι βέλτιστες αποδόσεις στον κόσμο που επιτυγχάνονται σε μια πληθώρα υφιστάμενων τεχνολογιών είναι ένα ακόμη ορόσημο προς τη βιομηχανική ανάπτυξη. "Τώρα γνωρίζουμε τα συστατικά και είμαστε σε θέση να ελέγξουμε τα στρώματα που απαιτούνται για να φτάσουμε σε πάνω από 30 τοις εκατό απόδοση. Μόλις συνδυαστεί με την τεχνογνωσία επεκτασιμότητας και τη γνώση που συγκεντρώθηκαν τα τελευταία χρόνια για να φέρουμε υλικό και διαδικασίες σε μεγάλη περιοχή, μπορούμε να επικεντρωθούμε βιομηχανικοί εταίροι για να φέρουν αυτή την τεχνολογία με απόδοση πέραν του 30 τοις εκατό στη μαζική παραγωγή», λέει ο καθηγητής Gianluca Coletti, Διευθυντής Προγράμματος Tandem PV τεχνολογίας και εφαρμογής στην TNO.
