A kínai tudósok új mérföldkőhöz értek a napenergia-technológia terén: sikerült kifejleszteniük egy olyan kétoldalas perovszkit napelemet (Bi-PSC), amely 23,4%-os rekordteljesítmény-átalakítási hatékonyságot (PCE) ért el. Ez nemcsak jelentős előrelépés a korábbi értékekhez képest, hanem komoly csökkenést is eredményezett az energiaveszteségben: a fotonveszteségből eredő áramveszteség mindössze 1,67 mA/cm²-re esett vissza.

A továbbfejlesztett napelemek kiemelkedő stabilitásukról is tanúbizonyságot tettek: több mint 2000 óra folyamatos fényhatás után is megőrizték teljesítményük több mint 80%-át. A fejlesztés mögött álló kutatócsoport szerint ez az áttörés utat nyit a kétoldalas perovszkit napelemek hatékony és tartós gyakorlati alkalmazása előtt, írt erről az Interesting Engineering. 

A továbbfejlesztett napelemek kiemelkedő stabilitásukról is tanúbizonyságot tettek: több mint 2000 óra folyamatos fényhatás után is megőrizték teljesítményük több mint 80%-át. (Kép forrása: MET)

A fotonveszteség leküzdése: új rétegezési módszerrel a teljesítményromlás ellen

A fejlesztés kulcsa egy új, vastagréteg-lerakódási technika, amely a perovszkit kristályosodási folyamatának precíz szabályozásán alapul. A kutatók azonosították, hogy a kétoldalas kialakítás — a félig átlátszó, nem fényvisszaverő hátsó elektródák miatt — jelentős fotonveszteséget okoz, mivel a fény egy része „elszökik”, így lerövidül az optikai út. Ennek következtében a Bi-PSC-k eddig nem tudták elérni az egyoldalas, hagyományos perovszkit napelemek hatékonyságát.

A problémára válaszul a kutatók egy vastagabb fényelnyelő perovszkit réteg kialakítására összpontosítottak. A vastag rétegek ugyan hatékonyabb fényelnyelést biztosítanak, ám gyakran hibás kristályszerkezetet eredményeznek. Ennek kiküszöbölésére egy új adalékanyagot (EGTHCl) alkalmaztak, amely lehetővé teszi sűrű, egyenletes és hibamentes kristályos rétegek kialakítását.

Új irány a fotovoltaikus technológia fejlődésében

A perovszkit alapú napelemek már régóta a figyelem középpontjában állnak alacsony gyártási költségük és magas hatékonyságuk miatt.

A kétoldalas változatok (Bi-PSC-k) kifejlesztése lehetővé teszi, hogy a napelemek mindkét oldalukon elnyeljék a fényt, ezáltal növelve az energiahozamot. A most bemutatott új technológia mérföldkövet jelent a perovszkit alapú kétoldalas napelemek hatékonyságának és stabilitásának növelésében.

A kutatás gyakorlati és ipari szempontból is jelentős, mivel egy skálázható és stabil megoldást kínál a fotonveszteség problémájára — ez pedig elengedhetetlen a jövő energiaigényeinek fenntartható kielégítéséhez.

Kiemelt kép forrása: Oxford