Čínští vědci dosáhli 30% účinnosti u solárních článků, které vydrží tisíce hodin provozu

Čínští vědci z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE), pod vedením Dr. Ge Ziyiho a Dr. Liu Changa, dosáhli významného průlomu v oblasti perovskitových tandemových solárních článků.

Čínští vědci z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE), pod vedením Dr. Ge Ziyiho a Dr. Liu Changa, dosáhli významného průlomu v oblasti perovskitových tandemových solárních článků. Podařilo se jim certifikovat účinnost přeměny energie 30,3 % u pevných článků a 28 % u flexibilních verzí, což je klíčový krok k transformaci solární energetiky.

Perovskitové tandemové solární články jsou považovány za jednu z nejslibnějších fotovoltaických technologií, neboť dokážou efektivněji využívat sluneční světlo než konvenční jednočlánkové solární články. Navíc je lze vyrábět pomocí nízkoteplotních roztokových procesů, což by mohlo výrazně snížit výrobní náklady. Vědci se domnívají, že tento úspěch urychlí vývoj lehkých, vysoce účinných solárních technologií, které budou mnohem levnější a jednodušší na výrobu než tradiční panely na bázi křemíku.

Hlavní výzvou u vícekomponentních perovskitových filmů byla dosud asynchronní krystalizace. Během výroby se různé části filmů často krystalizují různými rychlostmi, což vede ke strukturálním defektům a snižuje účinnost i dlouhodobou stabilitu. Tým tento problém vyřešil pomocí nové aditivní strategie založené na teorii tvrdých a měkkých kyselin a zásad (HSAB). Do širokopásmových a úzkopásmových perovskitových vrstev zavedli pečlivě vybrané přísady, aby synchronizovali nukleaci a růst krystalů. To potlačilo nerovnoměrné rozložení fází a zlepšilo uniformitu filmu.

Díky těmto vylepšením se účinnost širokopásmových perovskitových článků zvýšila z 18,5 na 20,1 % a úzkopásmových zařízení z 21,6 na 23,3 %. Optimalizované pevné tandemové zařízení dosáhlo špičkové účinnosti 30,3 %. Kromě vysoké účinnosti se zařízení vyznačují i silnou provozní stabilitou, což je nejdůležitější překážka pro komerční přijetí perovskitových solárních článků. Optimalizované pevné zařízení si udrželo 92 % své počáteční účinnosti po 1 000 hodinách sledování maximálního výkonu. Flexibilní tandemové články si udržely 95,2 % původní účinnosti po 10 000 cyklech ohýbání, což naznačuje jejich potenciál pro nositelnou elektroniku, lehké energetické systémy a flexibilní solární aplikace. Studie byla publikována v prestižním časopise Nature Nanotechnology.