Source: saudigazette.com.sa
Ker globalna trajnost in megatrendi čiste energije vplivajo na naš pristop k energetskim strategijam za bolj zeleno prihodnost planeta, so obnovljive tehnologije, kot sta veter in sonce, vodilna področja raziskav. V prostoru sončne tehnologije je nastajajoče področje sončnih celic iz perovskita (PSC) v zadnjem desetletju in pol postalo priljubljeno.
Vendar pa mora na področju, na katerem prevladujejo silicijeve sončne celice, relativno nova tehnologija perovskitnih sončnih celic poleg visoke učinkovitosti pretvorbe energije (PCE) izpolnjevati tudi dve drugi ključni zahtevi za uspešno komercializacijo: stabilnost in razširljivost.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Preskus vlažne{0}}toplote je pospešen in strog preizkus staranja v okolju, katerega cilj je določiti sposobnost sončnih kolektorjev, da prenesejo dolgotrajno izpostavljenost prodiranju visoke vlažnosti in povišanim temperaturam.
Preskus poteka 1,000 uro v nadzorovanem okolju s 85-odstotno vlažnostjo in 85 stopinjami Celzija. Namenjen je ponovitvi večletne izpostavljenosti na prostem in oceni dejavnikov, kot sta korozija in razslojevanje.
Strogost testa je v skladu z zahtevami za komercializacijo fotovoltaične (PV) tehnologije, ki mora kriti 25 do 30 let garancije za običajne kristalne-silicijeve module. Da bi prestala test, mora sončna celica ohraniti 95 odstotkov svoje začetne zmogljivosti.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Ta ranljivost 3D perovskitnih filmov je tisto, kar omogoča neželeno infiltracijo atmosferskih dejavnikov in ponuja omejeno odpornost proti vročini. Rešitev, ki so jo odkrili raziskovalci KAUST, je inženiring in uvedba 2D-pasivacijskih plasti perovskita za istočasno povečanje učinkovitosti pretvorbe energije in PSC-jev za življenjsko dobo.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
Toda za razliko od silikonskih rezin lahko perovskite prevlečemo neposredno na stekleno podlago z uporabo raztopine prekurzorja. Raztopino pripravimo s topilom, ki kristalizira v trdno stanje.
Ena od pomembnih prednosti je, da je predhodne materiale mogoče izdelati brez potrebe po dragih napravah in energetsko{0}}intenzivnih okoljih nad 1,000 stopinj, kar je značilno za bolj tradicionalne polprevodnike, kot je silicij.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Preostali izziv po zmogljivosti in stabilnosti je skaliranje. Večina aplikacij sončnih celic je osredotočena na sektorje{0}}uporabnosti in strešne plošče. Medtem ko slednji v Savdski Arabiji ni opazen, veliki projekti, ki se izvajajo v kraljestvu, vključujejo velika fotonapetostna polja v puščavi.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
