Source: saudigazette.com.sa
Vzhledem k tomu, že megatrendy globální udržitelnosti a čisté energie ovlivňují to, jak přistupujeme k energetickým strategiím směřujícím k zelenější budoucnosti planety, jsou obnovitelné technologie, jako je vítr a solární energie, hlavními oblastmi zájmu výzkumu. V oblasti solárních technologií si během poslední dekády a půl získala popularitu vznikající oblast perovskitových solárních článků (PSC).
Avšak v oblasti, v níž dominují křemíkové solární články, musí relativně nová technologie perovskitových solárních článků kromě nabízení vysoké účinnosti přeměny energie (PCE) také splňovat dva další zásadní požadavky, aby mohla být úspěšně komercializována: stabilita a škálovatelnost.
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.
Test vlhkého-tepla je zrychlený a přísný test stárnutí v prostředí, jehož cílem je určit schopnost solárních panelů odolat dlouhodobému vystavení vysoké vlhkosti a zvýšeným teplotám.
Test probíhá po dobu 1,{1}} hodiny v kontrolovaném prostředí s 85procentní vlhkostí a 85 stupni Celsia. Je určen k replikaci několika let venkovní expozice a vyhodnocení faktorů, jako je koroze a delaminace.
Tvrdost testu je v souladu s požadavky na komercializaci fotovoltaické (PV) technologie, která musí pokrýt 25 až 30 let záruky na konvenční krystalické -křemíkové moduly. Aby solární článek prošel testem, musí si udržet 95 procent svého původního výkonu.
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.
Tato zranitelnost 3D perovskitových filmů umožňuje nežádoucí infiltraci atmosférických činitelů a nabízí omezenou odolnost vůči teplu. Řešením, které našli výzkumníci z KAUST, je navržení a zavedení 2D-perovskitových pasivačních vrstev pro současné zvýšení účinnosti přeměny energie a životnosti PSC.
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.
Ale na rozdíl od křemíkových plátků mohou být perovskity potaženy přímo na skleněném substrátu pomocí roztoku prekurzoru. Roztok se vyrábí s rozpouštědlem, které krystalizuje do pevného stavu.
Jednou z významných výhod je, že prekurzorové materiály lze vyrábět bez potřeby drahých zařízení a energeticky -náročných prostředí s více než 1,{2}} stupněm, což je typické pro tradičnější polovodiče, jako je křemík.
"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.
Zbývající výzvou po výkonu a stabilitě je škálování. Většina aplikací solárních článků se zaměřuje na užitková-odvětví a střešní panely. Zatímco posledně jmenovaný není v Saúdské Arábii prominentní, velké projekty prováděné v království zahrnují velká fotovoltaická pole v poušti.
"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.
