Jihokorejští vědci posouvají solární energii: Ultralehké články s rekordní účinností 26,7 % pro vesmír i budovy

Tandemové solární články se stávají klíčovým řešením pro příští generaci fotovoltaiky. Tato technologie by mohla v budoucnu pohánět satelity a vesmírná datová centra ultralehkou solární energií.

Tandemové solární články se stávají klíčovým řešením pro příští generaci fotovoltaiky. Tato technologie by mohla v budoucnu pohánět satelity a vesmírná datová centra ultralehkou solární energií. V tomto směru dosáhli vědci z Korejského institutu pro energetický výzkum (KIER) nového světového rekordu v účinnosti perovskitových/CIGS tandemových solárních článků, čímž posunuli vývoj vysoce účinných tenkovrstvých solárních technologií.

KIER dosáhl laboratorně naměřené účinnosti 27,0 procenta a oficiálně certifikované účinnosti 26,7 procenta. Výsledek byl oficiálně ověřen německým Fraunhoferovým institutem pro solární energetické systémy a je nyní uveden v tabulce nejlepších výzkumných článků americké Národní laboratoře v Rockies. Tandemový solární článek kombinuje vrstvu perovskitu s vrstvou CIGS (měď-indium-galium-selenid), aby současně zachytával různé vlnové délky slunečního světla, čímž vzniká lehké, flexibilní a účinné tenkovrstvé zařízení.

„Tento úspěch je významný v tom, že účinnost i stabilita článků mohou být zvýšeny minimalizací potenciálních ztrát na rozhraní a optických ztrát během integrace perovskitu a CIGS. Výsledná účinnost byla navíc oficiálně certifikována světově uznávaným institutem a uznána jako světový rekord, což podtrhuje technologickou konkurenceschopnost Koreje,“ uvedl Inyoung Jeong, vedoucí výzkumník KIER, který výzkum vedl. Vědci překonali fyzické limity účinnosti křemíkových solárních panelů vrstvením horní perovskitové vrstvy a spodní CIGS vrstvy, které zachycují různé vlnové délky světla bez přidání extra hmotnosti. Perovskit a CIGS tvoří ideální vědeckou dvojici pro tandemové solární články, protože jejich doplňkové energetické mezery jim umožňují rozdělit a absorbovat sluneční spektrum s minimálními energetickými ztrátami. Horní perovskitová vrstva absorbuje vysokoenergetické modré a ultrafialové světlo, zatímco delší vlnové délky propouští do spodní CIGS vrstvy, která účinně zachycuje zbývající nízkoenergetické blízké infračervené světlo.

Ačkoli kombinování těchto křehkých tenkých filmů obvykle způsobuje poškození a blokuje světlo, tým KIER vyvinul pokročilou ochrannou vrstvu rozhraní a přepracoval průhlednou horní elektrodu. Tím se snížilo elektrické poškození i nežádoucí absorpce světla, což posunulo laboratorní testy až na 27 procent. Předchozí rekord 26,3 procenta byl stanoven jen rok předtím společným týmem ze Soulské národní univerzity a KIST. Dříve držely světový rekord v účinnosti 25,5 procenta pro perovskitové-CIGS tandemové solární články s aktivní plochou nad 1 cm² německé Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) a Humboldt-Universität.

Díky svému flexibilnímu a lehkému tenkovrstvému designu jsou tyto články ideálně vhodné pro integraci do budov a vozidel, stejně jako pro vesmírné aplikace s omezenou hmotností a prostorem, jako jsou malé satelity a orbitální datová centra. „Vyvinutá technologie by měla zvýšit výrobu elektřiny na jednotku plochy a tím rozšířit potenciální aplikace fotovoltaické výroby energie,“ uvedli vědci. KIER nyní spolupracuje s průmyslovými partnery na škálování těchto malých laboratorních vzorků do velkých komerčních modulů.