Джерело: solliance.eu
Зліва направо: Іфен Чжао (TU-Delft), Мехрдад Наджафі (TNO), Валеріо Зардетто (TNO) і Донг Чжан (TNO) (фото Niels van Loon)
ЕЙНДГОВЕН, 26 вересня 2022 р. – TNO, TU Eindhoven, imec і TU Delft, партнери в Solliance, об’єднали зусилля, щоб ще більше підвищити ефективність перетворення тандемних сонячних елементів за межі сучасних комерційних фотоелектричних (PV) модулів. Вперше тандемні пристрої з чотирма полюсами перовскіт/кремній із сертифікованою верхньою коміркою долають 30-відсотковий бар’єр. Така висока ефективність дозволяє збільшити потужність на квадратний метр і знизити витрати на кВт-год. Результат представлений під час 8-ї Всесвітньої конференції з перетворення фотоелектричної енергії (WCPEC-8) у Мілані та був досягнутий шляхом поєднання нових перовскітних сонячних елементів із звичайними технологіями кремнієвих сонячних елементів. Перовскітова комірка, яка має прозорі контакти та є частиною тандемного стека, пройшла незалежну сертифікацію.
Крім того, досягнення високої щільності потужності створить більше можливостей для інтеграції цих сонячних елементів у конструкції та будівельні елементи, щоб більшу площу поверхні можна було покрити фотоелектричними модулями. Таким чином, подолання 30-відсоткового бар’єру є великим кроком у прискоренні енергетичного переходу та покращенні енергетичної безпеки шляхом зменшення залежності від викопного палива.
НАЙКРАЩЕ З ОБОХ СВІТІВ
Тандемні пристрої можуть досягати вищої ефективності, ніж одноперехідні сонячні батареї, завдяки кращому використанню сонячного спектру. Тандеми, які зараз з’являються, поєднують комерційну кремнієву технологію для нижнього пристрою з технологією перовскіту: остання характеризується високоефективним перетворенням ультрафіолетового та видимого світла та чудовою прозорістю до ближнього інфрачервоного світла. У тандемних пристроях з чотирма терміналами (4T) верхня і нижня комірки працюють незалежно одна від одної, що дає можливість застосовувати різні нижні комірки в таких пристроях. Комерційна технологія PERC, а також технології преміум-класу, такі як гетероперехід або TOPCon, або тонкоплівкова технологія, така як CIGS, можуть бути реалізовані в тандемному пристрої 4T без будь-яких модифікацій сонячних батарей. Крім того, архітектура з чотирма терміналами дозволяє легко реалізувати двосторонні тандеми для подальшого збільшення виходу енергії.
Дослідники з Нідерландів і Бельгії успішно підвищили ефективність напівпрозорих перовскітових комірок до 19,7 відсотка з площею 3×3 мм2, як сертифіковано ESTI (Італія). «Цей тип сонячної батареї має високопрозорий задній контакт, який дозволяє понад 93 відсоткам ближнього інфрачервоного світла досягати нижнього пристрою. Така продуктивність була досягнута шляхом оптимізації всіх шарів напівпрозорих перовскітних сонячних батарей за допомогою розширеного оптичного та електричного моделювання. як посібник для експериментальної роботи в лабораторії». каже доктор Мехрдад Наджафі з TNO. «Кремнієвий пристрій — це гетероперехідна сонячна батарея шириною 20×20- мм2 із оптимізованою пасивацією поверхні, прозорими провідними оксидами та передніми контактами з мідним покриттям для найсучаснішого вилучення носіїв», — говорить аспірант Іфен Чжао з TU Delft, чиї результати були нещодавно рецензовані. Кремнієвий пристрій, оптично складений під перовскітом, дає 10,4 відсотка ефективності загального перетворення сонячної енергії.
У сукупності 30,1 відсотка становить ефективність перетворення цього тандемного пристрою 4T, що не відповідає зоні, що працює незалежно. Ця найкраща в світі ефективність вимірюється відповідно до загальноприйнятих процедур.
МАЙБУТНЄ ЧОТИРЬОХ ТЕРМІНАЛІВ ТАНДЕМНИХ ФЕЛЕКТРИЧНИХ МОДУЛІВ
Це ще не все. Поєднання цього високопрозорого перовскітного елемента з іншими технологіями на основі кремнію, такими як зворотний контакт (комірки з металевою обгорткою та міжпальцевими контактними елементами) і сонячні елементи TOPCon також забезпечили ефективність перетворення, що наближається до 30 відсотків. Це демонструє потенціал високопрозорих перовскітних сонячних елементів та їхню гнучкість у поєднанні з уже комерційними технологіями.
Ці найкращі у світі показники ефективності, отримані за допомогою багатьох існуючих технологій, є ще однією віхою на шляху до промислового впровадження. «Тепер ми знаємо інгредієнти та можемо контролювати рівні, необхідні для досягнення понад 30-відсоткової ефективності. Після об’єднання досвіду масштабування та знань, зібраних за останні роки, щоб перенести матеріали та процеси на велику територію, ми можемо зосередитися на наших промислових партнерів, щоб запровадити цю технологію з ефективністю понад 30 відсотків у масове виробництво», – каже професор Джанлука Колетті, керівник програми Tandem PV technology and application в TNO.
