Източник:solliance.eu
Отляво надясно: Yifeng Zhao (TU-Delft), Mehrdad Najafi (TNO), Valerio Zardetto (TNO) и Dong Zhang (TNO) (снимка от Niels van Loon)
АЙНДХОВЕН, 26 септември 2022 г. – TNO, TU Eindhoven, imec и TU Delft, партньори в Solliance, обединиха усилията си, за да издигнат допълнително ефективността на преобразуване на тандемните слънчеви клетки отвъд границите на днешните търговски фотоволтаични (PV) модули. За първи път тандемни устройства с четири терминала перовскит/силиций със сертифицирана горна клетка преминават бариерата от 30 процента. Такава висока ефективност позволява повече мощност на квадратен метър и по-малко разходи за kWh. Резултатът е представен по време на 8-та световна конференция за преобразуване на фотоволтаична енергия (WCPEC-8) в Милано и е постигнат чрез комбиниране на нововъзникващите перовскитни слънчеви клетки с конвенционалните технологии за силициеви слънчеви клетки. Перовскитната клетка, която има прозрачни контакти и е част от тандемния стек, е независимо сертифицирана.
Освен това постигането на висока плътност на мощността ще създаде повече възможности за интегриране на тези слънчеви клетки в конструкции и строителни елементи, така че повече съществуваща повърхност да може да бъде покрита с фотоволтаични модули. Следователно преодоляването на 30-процентната бариера е голяма стъпка за ускоряване на енергийния преход и подобряване на енергийната сигурност чрез намаляване на зависимостта от изкопаеми горива.
НАЙ-ДОБРОТО ОТ ДВАТА СВЯТА
Тандемните устройства могат да достигнат по-висока ефективност от слънчевите клетки с едно съединение поради по-доброто използване на слънчевия спектър. Появяващите се в момента тандеми съчетават комерсиална силициева технология за долното устройство с перовскитна технология: последната включва високоефективно преобразуване на ултравиолетова и видима светлина и отлична прозрачност до близка инфрачервена светлина. В четиритерминални (4T) тандемни устройства горната и долната клетка работят независимо една от друга, което прави възможно прилагането на различни долни клетки в този вид устройства. Търговската PERC технология, както и премиум технологии като хетеропреход или TOPCon или тънкослойна технология като CIGS, могат да бъдат внедрени в 4T тандемно устройство с почти никакви модификации на слънчевите клетки. Освен това, четиритерминалната архитектура улеснява прилагането на двустранни тандеми за допълнително увеличаване на добива на енергия.
Изследователи от Холандия и Белгия успешно подобриха ефективността на полупрозрачните перовскитни клетки до 19,7 процента с площ от 3 × 3 mm2, както е сертифицирано от ESTI (Италия). „Този тип слънчева клетка разполага с високо прозрачен заден контакт, който позволява на над 93 процента от близката инфрачервена светлина да достигне до долното устройство. Тази производителност беше постигната чрез оптимизиране на всички слоеве на полупрозрачните перовскитни слънчеви клетки с помощта на усъвършенствани оптични и електрически симулации като ръководство за експерименталната работа в лабораторията." казва д-р Мехрдад Наджафи от TNO. „Силиконовото устройство е 20 × 20- mm2 широка слънчева клетка с хетеропреход, включваща оптимизирана пасивация на повърхността, прозрачни проводими оксиди и предни контакти с медно покритие за най-съвременно извличане на носители“, казва Yifeng Zhao PhD студент в TU Delft, чиито резултати бяха наскоро рецензирани. Силициевото устройство, оптично подредено под перовскита, допринася с 10,4 процента точки на ефективност към общото преобразуване на слънчевата енергия.
Комбинирано, 30,1 процента е ефективността на преобразуване на тези 4T тандемни устройства, които не съответстват на зоната, работещи независимо. Тази най-добра ефективност в света се измерва според общоприети процедури.
БЪДЕЩЕТО НА ЧЕТИРИ ТЕРМИНАЛНИ ТАНДЕМНИ PV МОДУЛИ
Това не е всичко, комбинирането на тази изключително прозрачна перовскитна клетка с други базирани на силиций технологии като обратен контакт (клетки с метална обвивка и кръстосани контактни клетки) и слънчеви клетки TOPCon също осигури ефективност на преобразуване, доближаваща се до 30 процента. Това демонстрира потенциала на силно прозрачните перовскитни слънчеви клетки и тяхната гъвкавост да бъдат комбинирани с вече комерсиализирани технологии.
Тези най-добри в света ефективности, получени при множество съществуващи технологии, са допълнителен крайъгълен камък към индустриалното внедряване. „Сега знаем съставките и сме в състояние да контролираме слоевете, които са необходими за достигане на ефективност над 30 процента. Веднъж комбинирани с експертния опит в мащабируемостта и знанията, събрани през последните години, за да пренесем материалите и процесите в голяма област, можем да се съсредоточим с нашите индустриални партньори, за да въведат тази технология с ефективност над 30 процента в масово производство“, казва проф. Джанлука Колети, програмен мениджър Tandem PV технология и приложение в TNO.
