Тим истраживача на челу са професорком Анитом Хо-Баиллие, катедром за нанонауку Џон Хук на Универзитету у Сиднеју у Аустралији, поставио је нови рекорд соларне технологије за највећу светску соларну ћелију са троструким -спојним перовскит{2}}перовскит-силицијумским тандемом.
Њихових 16 цм2трострука-ћелија са троструком разводом има-ефикасност конверзије енергије у стабилном стању од 23,3% (независно сертификовано), што је највећи број пријављених уређаја те врсте за велику{3}}област. Њен тим је такође направио 1-цм2ћелија са ефикасношћу од 27,06%, чиме су успостављени нови стандарди термичке стабилности (погледајте видео).
Потицање повећања ефикасности је вођено „већим простором за ефикасност конверзије енергије-јер је теоретска граница ефикасности за троструки спој око 51%, док је за двоструки спој око 45%“, каже Хо-Баиллие, који је такође повезан са Институтом Нет Зеро Универзитета у Сиднеју. "Једна спојница је 33% ако размак соларне ћелије није ограничен, али само 30% за силицијум."
Тандем соларне ћелије са више спојева подразумевају слагање соларних ћелија са различитим размацима у опсегу-са највећим на сунцу-окренутој страни- како би се омогућило свакој ћелији да ефикасније конвертује делове соларног спектра у електричну енергију и да се минимизира под-појасни размак и губици термализације.
„У ћелији са два{0}}спојника, на пример, горњи-широкопојасни спој претвара вишу енергију фотона у електричну енергију и то чини ефикасније од споја ужег појасног појаса-што смањује губитак термализације“, објашњава Хо-Баиллие. „Фотон ниже-енергије пролази кроз горњи -широкопојасни спој и биће апсорбован од стране ужег доњег споја зазорног размака за конверзију електричне енергије. Ако доњи спој није постојао, такви фотони ниже-енергетике доводе до под-губитака у појасном размаку нонабс.“
Оптички дизајни
Да би се илустровало укључени оптички дизајн, два горња перовскитна споја тима су међусобно електрично повезана преко златних наночестица. „Користили смо оптичко моделирање да симулирамо ефекат покривености наночестицама на оптички губитак, а електрично моделирање да симулирамо омички контакт наночестице“, објашњава Хо-Баиллие. "Равнотежа је постигнута када је присутан довољан број наночестица за минимални оптички губитак без угрожавања електричних перформанси."
Хо-Бејлијев тим је такође побољшао стабилност и перформансе широког појасног размака (1,91-еВ) перовскитног споја тако што је „заменио рубидијум мање стабилним метиламонијумом у перовскиту и заменио пиперазинијум-дихлорид (ПДЦИ) са мање стабилним слојем литијум-флуорида, како каже површински пассива флуорид“.
Хо-Бејлијева упорност у жељи да визуализује ултратанко злато се заиста исплатила. „Потребно је да постоји критична количина злата да би се кластери формирали да би прво постали полуконтинуирани филм“, каже она. „Више злата ће омогућити да континуирани филм расте. Испод критичне количине 'кластера', злато ће бити у облику наночестица. Оно што наше налазе чини интересантним је да филмови-континуирани или неконтинуирани- нису потребни за повезивање два споја. Наночестице, иако су изоловане, довољне су за омички транспорт између вертикалног контакта аутомобила- оптички губици“.
Шта овај рекорд ефикасности значи за терен? „Наша демонстрација пружа увид у важна својства материјала за будућа побољшања ефикасности“, каже Хо-Баиллие. „Анализа губитака такође пружа препоруке за будућа побољшања ефикасности-и за мале- и велике-уређаје. Следеће: троструки спој од 30%, који иде ка 40%.“
Рад тима укључивао је партнере из Кине, Немачке и Словеније, а добио је подршку од Аустралијске агенције за обновљиву енергију и Аустралијског истраживачког савета.
