Η βελτίωση της απόδοσης των ηλιακών κυψελών για την επίτευξη ανεξαρτησίας από τις πηγές ενέργειας από ορυκτά καύσιμα αποτελεί πρωταρχικό στόχο στην έρευνα για τα ηλιακά κύτταρα. Μια ομάδα με επικεφαλής τον φυσικό Δρ. Φέλιξ Λανγκ από το Πανεπιστήμιο του Πότσνταμ, μαζί με τους καθηγητές Λέι Μενγκ και Γιονγκφάνγκ Λι από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στο Πεκίνο, ενσωμάτωσε με επιτυχία περοβσκίτη με οργανικούς απορροφητές για να αναπτύξει ένα tandem ηλιακό κύτταρο που επιτυγχάνει επίπεδα απόδοσης ρεκόρ, όπως αναφέρεται στο επιστημονικό περιοδικό Nature.
Αυτή η προσέγγιση περιλαμβάνει τον συνδυασμό δύο υλικών που απορροφούν επιλεκτικά μικρά και μεγάλα μήκη κύματος — συγκεκριμένα, τις μπλε/πράσινες και κόκκινες/υπέρυθρες περιοχές του φάσματος — βελτιστοποιώντας έτσι την αξιοποίηση του ηλιακού φωτός. Παραδοσιακά, τα πιο αποτελεσματικά συστατικά απορρόφησης κόκκινου/υπέρυθρου στα ηλιακά κύτταρα προέρχονται από συμβατικά υλικά όπως το πυρίτιο ή το CIGS (σεληνίδιο χαλκού-ινδίου-γαλλίου). Ωστόσο, αυτά τα υλικά συνήθως απαιτούν υψηλές θερμοκρασίες επεξεργασίας, με αποτέλεσμα ένα σημαντικό αποτύπωμα άνθρακα.
Στην πρόσφατη δημοσίευσή τους στο Nature, ο Lang και οι συνάδελφοί του συγχωνεύουν δύο πολλά υποσχόμενες τεχνολογίες ηλιακών κυψελών: τον περοβσκίτη και τα οργανικά ηλιακά κύτταρα, τα οποία μπορούν να υποστούν επεξεργασία σε χαμηλότερες θερμοκρασίες και να έχουν μειωμένο αντίκτυπο άνθρακα. Η επίτευξη εντυπωσιακής απόδοσης 25,7% με αυτόν τον νέο συνδυασμό ήταν ένα δύσκολο έργο, όπως σημείωσε ο Felix Lang, ο οποίος εξήγησε: «Αυτή η ανακάλυψη κατέστη δυνατή μόνο συνδυάζοντας δύο σημαντικές εξελίξεις». Η πρώτη ανακάλυψη ήταν η σύνθεση ενός νέου οργανικού ηλιακού κυττάρου απορρόφησης κόκκινου/υπέρυθρου από τους Meng και Li, το οποίο επεκτείνει την ικανότητα απορρόφησής του περαιτέρω στην υπέρυθρη περιοχή. Ο Lang ανέλυσε περαιτέρω: «Ωστόσο, τα tandem ηλιακά κύτταρα αντιμετώπισαν περιορισμούς λόγω του στρώματος περοβσκίτη, το οποίο υφίσταται σημαντικές απώλειες απόδοσης όταν σχεδιάζεται για να απορροφά κυρίως τα μπλε και πράσινα τμήματα του ηλιακού φάσματος. Για να ξεπεράσουμε αυτό το πρόβλημα, εφαρμόσαμε ένα νέο στρώμα παθητικοποίησης στον περοβσκίτη, το οποίο μετριάζει τα ελαττώματα του υλικού και βελτιώνει τη συνολική απόδοση του κυττάρου».
Ώρα δημοσίευσης: 12 Δεκεμβρίου 2024