تیمی از محققان به سرپرستی پروفسور آنیتا هو-بیلی، رئیس جان هوک علوم نانو در دانشگاه سیدنی در استرالیا، رکورد جدیدی در فناوری خورشیدی برای بزرگترین سلول خورشیدی سه گانه-پیروسکایت اتصالی-پروفسکایت-سیلیکونی پشت سر هم به ثبت رساندند.
16 سانتی متر آنها2سه-سلول اتصال دارای راندمان تبدیل توان ثابت-23.3% است (به طور مستقل تأیید شده است)، که بالاترین میزان گزارش شده برای یک دستگاه-وسعت بزرگ در نوع خود است. تیم او نیز 1 سانتی متر ایجاد کرد2سلول با راندمان 27.06٪، که استانداردهای پایداری حرارتی جدیدی را ایجاد کرد (به ویدیو مراجعه کنید).
هو{3}}بیلی، که همچنین وابسته به مؤسسه نت زیرو است، میگوید فشار برای افزایش بهرهوری ناشی از «فضای بزرگتر برای راندمان تبدیل توان است-زیرا حد بازده نظری برای اتصال سهگانه ~51 درصد است، در حالی که برای اتصال دوگانه حدود 45 درصد است». اگر فاصله باند سلول خورشیدی محدود نباشد، یک اتصال منفرد 33 درصد است، اما برای سیلیکون فقط 30 درصد است.
سلولهای خورشیدی پشت سر هم چند پیوندی شامل انباشتن سلولهای خورشیدی با فاصلههای باند مختلف-با بالاترین در سمت خورشید-رو به سوی-برای اینکه هر سلول بتواند بخشهایی از طیف خورشیدی را به طور مؤثرتری به انرژی الکتریکی تبدیل کند و تلفات زیر-فاصله باند و حرارت را به حداقل برساند.
هو-بیلی توضیح میدهد: «مثلاً در یک-پیلهای پیوندی، پیوند باند پهن- انرژی فوتون بالاتر را به انرژی الکتریکی تبدیل میکند و این کار را کارآمدتر از اتصال باند شکاف باریکتر-که تلفات حرارتی شدن را کاهش میدهد، انجام میدهد. "فوتن با انرژی پایینتر از محل اتصال باند پهن{{6} بالا عبور میکند و برای تبدیل انرژی الکتریکی توسط اتصال پایینتر باند شکاف باریکتر جذب میشود. اگر اتصال پایین وجود نداشت، چنین فوتونهای انرژی پایینتر منجر به از دست دادن غیرجذب شکاف باند فرعی میشوند."
طرح های نوری
برای نشان دادن طرحهای نوری درگیر، دو محل اتصال پروسکایت تیم به صورت الکتریکی از طریق نانوذرات طلا به هم متصل شدهاند. هو-بیلی توضیح میدهد: «ما از مدلسازی نوری برای شبیهسازی اثر پوشش نانوذرات بر تلفات نوری و مدلسازی الکتریکی برای شبیهسازی تماس اهمی ایجاد شده توسط نانوذره استفاده کردیم. هنگامی که تعداد کافی نانوذرات برای حداقل تلفات نوری بدون به خطر انداختن عملکرد الکتریکی وجود داشته باشد، تعادل برقرار می شود.
تیم هو{0}}همچنین پایداری و عملکرد محل اتصال پروسکایت باندگپ گسترده (1.91-eV) را با "جایگزینی روبیدیوم با متیل آمونیوم کمتر پایدار در پروسکایت و جایگزینی پیپرازینیم-دی کلرید (PDCI) با لایه لیتیومی با پایداری کمتر، بهبود دادند."
اصرار هو{0}}هو بیلی در تمایل به تجسم طلای بسیار نازک واقعاً نتیجه داد. او میگوید: «برای اینکه خوشهها برای اولین بار تبدیل به یک فیلم نیمه پیوسته شوند، باید مقدار قابل توجهی از طلا وجود داشته باشد. "طلای بیشتر باعث رشد یک لایه پیوسته می شود. زیر مقدار بحرانی "خوشه"، طلا به شکل نانوذرات خواهد بود. چیزی که یافته های ما را جالب می کند این است که لایه های-پیوسته یا غیرمستمر-برای اتصال دو اتصال مورد نیاز نیست. نانوذرات، اگرچه ایزوله هستند، برای انتقال عمودی{8} اهمی کافی هستند. به حداقل رساندن تلفات نوری."
این رکورد بهره وری چه معنایی برای حوزه دارد؟ هو-بیلی میگوید: «تظاهرات ما بینشهایی در مورد خواص مواد مهم برای بهبود کارایی آینده ارائه میدهد. "تجزیه و تحلیل تلفات همچنین توصیه هایی را برای بهبود کارایی آینده-هم برای دستگاه های کوچک- و هم-در مساحت بزرگ ارائه می دهد. مرحله بعدی: یک اتصال سه گانه 30٪، که به سمت 40٪ پیش می رود."
کار این تیم شامل شرکای از چین، آلمان و اسلوونی بود و از سوی آژانس انرژی های تجدیدپذیر استرالیا و شورای تحقیقات استرالیا حمایت شد.
