Čínský průlom v solární energii: Nový článek dosahuje 33% účinnosti a vydrží déle

Tým čínských vědců vyvinul cílenou pasivační techniku, která výrazně zlepšuje výkon perovskitových/křemíkových tandemových solárních článků.

Tým čínských vědců vyvinul cílenou pasivační techniku, která výrazně zlepšuje výkon perovskitových/křemíkových tandemových solárních článků. Tento nový objev by mohl pomoci překonat klíčovou překážku pro komerční životaschopnost těchto panelů.

Tandemové solární články představují technologii nové generace, která vrství perovskitový solární článek na konvenční křemíkový článek. Tímto způsobem dokážou zachytit širší spektrum slunečního záření a dosáhnout vyšší účinnosti, než jakou nabízejí samotné křemíkové články. Perovskitová vrchní buňka efektivně zachycuje vysokoenergetické fotony, zatímco křemíková spodní buňka je optimalizována pro světlo s nižší energií. Tato konfigurace může teoreticky překonat limity účinnosti jednočlánkových křemíkových článků, což by v konečném důsledku vedlo k vývoji lehčích a výkonnějších solárních článků, čímž by se technologie stala dostupnější a rozšířenější.

Vědci se zaměřili na zmírnění elektrických úniků, které vznikají v důsledku nerovnoměrné depozice perovskitové vrstvy na průmyslových křemíkových substrátech. Tyto substráty obvykle mají pyramidově texturované povrchy pro snížení odrazu a zlepšení absorpce světla. Ačkoli jsou tyto textury účinné pro konvenční křemíkové články, komplikují rovnoměrné nanášení perovskitu a vytvářejí defektní místa náchylná k lokalizovaným únikovým proudům, což snižuje celkovou účinnost a stabilitu.

Výzkumníci z Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) ve spolupráci s kolegy ze Soochow University a Taizhou University vyvinuli strategii selektivní pasivace vrcholů. Použili polystyrenové nanokuličky jako šablonu k aplikaci tenké izolační vrstvy oxidu hlinitého specificky na vrcholy křemíkových pyramid. Tento přístup blokuje únikové cesty, aniž by narušoval hlavní část povrchu potřebnou pro efektivní transport náboje.

Pro testování své techniky tým použil zařízení s aktivní plochou přibližně jednoho čtverečního centimetru, které dosáhlo účinnosti přeměny energie kolem 33 procent. Během testů si článek udržel přibližně 90 procent své počáteční účinnosti po 1 000 hodinách nepřetržitého provozu, což svědčí o silné provozní stabilitě. Tato strategie je jednoduchá a kompatibilní s existujícími průmyslovými výrobními linkami, což posouvá perovskitové/křemíkové tandemové solární články o krok blíže ke komerčním aplikacím.

Globální solární průmysl aktivně hledá metody, které umožňují vyšší účinnost nad rozsah 22–24 procent, běžný u sériově vyráběných křemíkových modulů. Tandemové architektury představují jednu z nejslibnějších cest. Zaměřením pasivace pouze tam, kde jsou defekty nejproblematičtější, se nová metoda vyhýbá kompromisům ve výkonu, které jsou často pozorovány u širších povrchových úprav. Její kompatibilita se zavedenými výrobními procesy by mohla urychlit přijetí a potenciálně snížit náklady na vysoce výkonné solární instalace ve velkém měřítku, na střechách i ve specializovaných aplikacích. Ačkoli jsou laboratorní výsledky povzbudivé, bude zapotřebí další práce k ověření výkonu ve větším měřítku a v různých environmentálních podmínkách.