Chiński gigant pobił rekord wydajności ogniw słonecznych!

Samoorganizujące się monowarstwowe rozwiązanie

Kluczem okazała się nowa asymetryczna cząsteczka o nazwie HTL201, działająca jako warstwa selektywna dla dziur. Eksperci zwracają uwagę na kilka kluczowych zalet tej technologii. Na ich liście znajdziemy między innymi niskie pochłanianie pasożytnicze. Takie zjawisko oznacza, iż absorpcja światła nie przyczynia się do powstawania par elektron-dziura i tym samym nie prowadzi do wytwarzania energii. W tym przypadku jest jednak inaczej: większość fotonów zostaje użyta w tej roli.

Poza tym wśród korzyści opisywanego rozwiązania wymienia się szybkie wydobywanie elektronów, tworzenie bardziej zwartej i jednolitej monowarstwy na przezroczystej warstwie tlenku przewodzącego oraz silniejsze wiązanie z warstwą perowskitu. Dzięki optymalnemu dopasowaniu poziomów energetycznych między perowskitem a HTL201 uzyskano imponujące napięcie ogniwa bliskie 2 V. Ta kombinacja bezpośrednio przełożyła się na rekordowy wynik. Członkowie zespołu stojącego za ostatnimi dokonaniami podkreślają, że ich badania dostarczają krytycznych rozwiązań technicznych dla rozwoju nowych materiałów SAM (samoorganizujące się monotwarstwy) i dalszego zwiększania wydajności tandemów krzemowo-perowskitowych.

Czytaj też: Nowatorskie ogniwo słoneczne osiągnęło tak wysoką wydajność, że ręce same składają się do oklasków

Jeśli zaś chodzi o same perowskity, to te już od dłuższego czasu zwracały uwagę świata nauki. Wyróżniają się one bowiem wyjątkowymi właściwościami w kontekście fotowoltaiki. Jak wskazują naukowcy, doskonale absorbują światło słoneczne, przewyższając nawet krzem w zakresie światła niebieskiego i zielonego. Dodatkowo ich produkcja jest relatywnie tania. Zespół związany z firmą LONGi konsekwentnie rozwija tę technologię. Wcześniejsze osiągnięcia Chińczyków w rozwoju ogniw tandemowych zaowocowały chociażby odnotowaniem wydajności na poziomie 33,9%. Było to pierwsze certyfikowane ogniwo przekraczające limit Shockley-Queissera. Później przyszła pora na kolejny imponujący rezultat: 34,2%, uzyskany dzięki stabilnym, samoorganizującym się monowarstwom.

Czy możliwe jest droga do komercjalizacji tej technologii?

Mimo obiecujących wyników, droga do masowej produkcji wciąż jest daleka. Kluczowe wyzwania to skalowanie technologii oraz wpływ czynników środowiskowych na stabilność ogniw. Wśród tych czynników wymienia się przede wszystkim wilgotność oraz temperaturę. Dotychczasowe testy prowadzono na próbkach o powierzchni zaledwie 1 cm² w kontrolowanych warunkach. Przejście do paneli o powierzchni kilku metrów kwadratowych, które muszą działać dziesiątki lat w zmiennej pogodzie, będzie stanowiło zupełnie inny poziom trudności.

Czytaj też: Chińskie organiczne ogniwa słoneczne nowej generacji. 20% sprawności bez halogenów i toksyn

Mimo oczywistych trudności, potencjał drzemiący w tej technologii jest niezaprzeczalny. Lepsze ogniwa tandemowe mogą znacząco obniżyć koszty produkcji energii słonecznej i przyspieszyć globalną transformację energetyczną. Przy obecnej skali rynku fotowoltaiki, każdy dodatkowy procent wydajności przekłada się na miliardowe oszczędności. Dlatego choć do komercjalizacji długa droga, ten rekord zasługuje na uwagę. W przypadku firmy LONGi i jej współpracowników należy mieć spore oczekiwania, ponieważ zdążyli nas już przyzwyczaić do projektowania naprawdę imponujących konstrukcji. Publikacja poświęcona ostatnim postępom została zamieszczona na łamach Nature.