Joustavat aurinkopaneelit rikkovat tehokkuusennätyksiä ⚡

Kiinalaiset tutkijat ovat saavuttaneet merkittävän virstanpylvään joustavien aurinkokennojen kehittämisessä. Nämä tiedemiehet ovat kehittäneet nerokkaan tekniikan voittaakseen merkittävän esteen: CIGS-kerroksen karheuden. He ovat onnistuneet luomaan sekä tehokkaita että kestäviä tandem-aurinkokennoja.


CIGS, puolijohdemateriaali, on suosittu sen kyvystä absorboida valoa ja pitkäaikaisesta vakaudestaan. Kuitenkin sen karhea pinta on tähän asti vaikeuttanut perovskiitin, toisen lupaavan materiaalin aurinkokennoille, kerrostamista. Tämä yhdistelmä oli kuitenkin erittäin odotettu kevyille ja tehokkaille aurinkopaneeleille.

Professori Jichun Yen tiimi on julkaissut tuloksensa lehdessä Nature Energy. Heidän menetelmänsä perustuu innovatiiviseen liuotus-adsorptiostrategiaan, jossa käytetään kahta erilaista liuotinta kerrosten tarttumisen optimointiin. Perovskiittisiementen kerros parantaa myös kiteisyyttä ja tarttuvuutta.

Tuloksena on joustava tandem-aurinkokenno, jonka pinta-ala on 1,09 cm² ja joka saavuttaa ennätyksellisen tehokkuuden 24,6%. Kolmen tuhannen taitoksen ja 320 tunnin käytön jälkeen se säilyttää yli 90% alkuperäisestä suorituskyvystään, mikä osoittaa poikkeuksellista kestävyyttä.

Tämä edistysaskel avaa mahdollisuuksia kaupallisille sovelluksille joustaville tandem-aurinkokennoille. Ne voisivat mullistaa aurinkoenergian alan tarjoamalla sekä kevyitä että tehokkaita ja kestäviä ratkaisuja.

What is perovskite and why is it used in solar cells?

Perovskiitti on kiteinen materiaali, joka on mullistanut aurinkokennojen alan poikkeuksellisten optisten ominaisuuksiensa ansiosta. Se absorboi valoa erittäin tehokkaasti ja sitä voidaan tuottaa edullisesti.

Tämä materiaali mahdollistaa laajan aallonpituusalueen muuntamisen sähköksi, mikä tekee siitä ihanteellisen ehdokkaan aurinkokennoille. Lisäksi sen rakennetta voidaan muokata suorituskyvyn optimointia varten.

Toisin kuin perinteiset piimateriaalit, perovskiitti voidaan kerrostaa ohutkerroksina, mikä avaa mahdollisuuksia joustaville ja kevyille sovelluksille. Kuitenkin sen pitkäaikainen vakaus on edelleen haaste, joka on voitettava.

Viimeisimmät edistysaskeleet, kuten tämän tutkimuksen tulokset, osoittavat, että ratkaisuja on olemassa perovskiitin kestävyyden parantamiseksi, erityisesti yhdistämällä tämä materiaali muihin, kuten CIGS:ään.

How does a tandem solar cell work?

Tandem-aurinkokenno yhdistää kaksi erilaista puolijohdemateriaalia, jotta se voi tehokkaammin kerätä aurinkoenergiaa. Jokainen materiaali on optimoitu absorboimaan tietty osa aurinkospektristä.

Perovskiitti/CIGS-kennojen tapauksessa perovskiitti kerää pääasiassa näkyvää valoa, kun taas CIGS on tehokas infrapuna-alueella. Tämä täydentävyys mahdollistaa merkittävän tehokkuuden lisäämisen.

Näiden kahden materiaalin kokoaminen yhdeksi kennoksi aiheuttaa kuitenkin teknisiä ongelmia, erityisesti kerrosten välisessä tarttuvuudessa. Innovaatioita, kuten antisolu-seeding, on ratkaisevan tärkeitä näiden esteiden voittamiseksi.

Tandem-kennot edustavat aurinkopaneelien tulevaisuutta, ja niiden tehokkuudet voivat olla huomattavasti korkeampia kuin nykyisten teknologioiden. Niiden kehittäminen on tärkeä kysymys energiasiirtymässä.