Record de conversie a energiei, atins cu celule solare semitransparente

Cercetătorii de la Institutul Coreean de Cercetare Energetică (KIER) au dezvoltat celulele solare semitransparente pe bază de perovskit cu o eficiență record de 21,68%.

Celulele solare semitransparente pot fi implementate cu ușurință ca ferestre în clădiri sau cu celule solare tandem și au demonstrat, de asemenea, o durabilitate îmbunătățită în comparație cu alte celule solare pe bază de perovskit.

• Universul invizibil dezvăluie noi indicii despre materia întunecată
• De ce ni se pare că luna decembrie „vine mai devreme” în fiecare an?

Celulele solare cu eficiență înaltă sunt necesare pe măsură ce lumea își propune să renunțe la dependența de combustibilii fosili pentru cerințele sale energetice. Celulele solare convenționale au o eficiență de conversie a energiei de doar 20%, ceea ce înseamnă că nu putem utiliza 80% din lumina incidentă pe infrastructura solară existentă.

Celulele solare semitransparente au stabilit un nou record de conversie a energiei

Pentru a îmbunătăți acest raport de conversie a energiei, cercetătorii lucrează cu materiale precum perovskiții, care pot oferi eficiențe energetice ridicate. Unele echipe doresc să valorifice mai multă energie solară prin transformarea ferestrelor și fațadelor din sticlă în panouri solare.

Echipa de la Departamentul de Cercetare Fotovoltaică, împreună cu Laboratorul de Energie AI și Știință Computațională de la KIER, au combinat acum aceste două abordări pentru a oferi o celulă de perovskit foarte durabilă și eficientă.

Pentru a face celulele solare semitransparente, echipa a decis să înlocuiască electrozii metalici care fac ca celulele solare convenționale să fie opace cu electrozi transparenți care îi permit luminii să treacă prin ei. Cu toate că această schimbare poate părea simplă, ea are și un efect negativ, scrie Interesting Engineering.

Particulele cu energie înaltă primite de celula solară cu electrozi transparenți duc la degradarea performanței stratului de transport al găurilor. Acest strat este crucial într-o celulă de perovskit, deoarece permite transferul găurilor generate de lumină către circuitul extern.

Pentru a preveni degradarea performanței, s-a folosit un strat de oxid de metal ca tampon între stratul de transport al găurilor și electrozii transparenți, ceea ce a dus la o reducere a sarcinii care putea fi transportată și la stabilitatea dispozitivului.

Cu aporturi de la laboratorul de Energie AI și Știință Computațională, echipa a reușit să identifice cauza degradării performanței și să afle modul în care litiul poate ajuta la rezolvarea problemei.

Cum a fost rezolvată o problemă a acestui tip de celule solare

Atunci când ionii de litiu sunt introduși în stratul de transport al găurilor pentru a-i crește conductivitatea, aceștia se difuzează și în stratul de oxid de metal, schimbându-i structura electronică. Pentru a rezolva această problemă, echipa a descoperit că conversia ionilor de litiu în oxid de litiu împiedică difuzarea acestora în stratul de oxid de metal, făcându-l pe acesta mult mai stabil.

Cercetătorii au constatat că celula solară rezultată nu numai că a avut o eficiență energetică de 21,68%, cea mai mare înregistrată până acum în toate celulele solare transparente, dar stabilitatea celulei solare a fost înregistrată la 400 de ore în stocare întunecată și peste 240 de ore în condiții operaționale continue, o altă performanță pentru celulele solare pe bază de perovskit.

Echipa a folosit celula solară recent dezvoltată ca strat superior în celulele solare tandem, permițându-i unei celule solare cu două fețe să funcționeze folosind lumina atât de pe suprafața din față, cât și de pe cea din spate.

Eficiența de conversie a energiei celulei solare a fost înregistrată la 31,5% pentru o celulă cu patru terminale și de 26,4% pentru o configurație cu două terminale.

„Acest studiu reprezintă un progres semnificativ în domeniu, examinând procesul de degradare care are loc la interfața dintre compusul organic și stratul tampon de oxid de metal, ceea ce este specific celulelor solare semitransparente pe bază de perovskit. Soluția noastră este ușor de implementat, demonstrând un mare potențial pentru utilizarea viitoare a tehnologiilor pe care le-am dezvoltat”, a declarat Ahn Sejin, liderul proiectului în cadrul Departamentului de Cercetare Fotovoltaică al KIER.

Rezultatele cercetării au fost publicate în revista Advanced Energy Materials.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii chinezi au creat bateria care rezistă zeci de ani fără să fie reîncărcată

China a construit cel mai adânc și mai mare laborator din lume. Ce speră să găsească de la 2,3 kilometri adâncime?

Cum au reușit cercetătorii să creeze combustibil din apa poluată?

Un nou material descoperit cu Inteligența Artificială ar putea reduce utilizarea litiului în baterii