Source: saudigazette.com.sa
Kako globalna održivost i megatrendovi čiste energije utječu na način na koji pristupamo energetskim strategijama prema zelenijoj budućnosti planeta, obnovljive tehnologije poput vjetra i sunca vodeća su područja istraživanja. U prostoru solarne tehnologije, novo područje perovskitnih solarnih ćelija (PSC) steklo je popularnost u posljednjih desetljeće i pol.
Međutim, u području u kojem dominiraju silikonske solarne ćelije, relativno nova tehnologija perovskitnih solarnih ćelija mora, osim što nudi visoku učinkovitost pretvorbe energije (PCE), također zadovoljiti još dva ključna zahtjeva za uspješnu komercijalizaciju: stabilnost i skalabilnost.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Test na vlažnu{0}}toplinu ubrzano je i rigorozno ispitivanje starenja u okolišu koje ima za cilj određivanje sposobnosti solarnih panela da izdrže dugotrajno izlaganje visokoj vlažnosti i povišenim temperaturama.
Test se izvodi 1,000 sat u kontroliranom okruženju od 85 posto vlage i 85 stupnjeva Celzija. Namijenjen je repliciranju višegodišnjeg izlaganja na otvorenom i procjeni čimbenika kao što su korozija i raslojavanje.
Strogost testa u skladu je sa zahtjevima komercijalizacije fotonaponske (PV) tehnologije koja treba pokriti 25 do 30 godina jamstva za konvencionalne kristalne-silicijeve module. Kako bi prošla test, solarna ćelija mora održati 95 posto svojih početnih performansi.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Ova ranjivost 3D perovskitnih filmova je ono što omogućuje neželjenu infiltraciju atmosferskih agenasa i nudi ograničenu otpornost na toplinu. Rješenje koje su pronašli istraživači KAUST-a je inženjering i uvođenje 2D-perovskitnih pasivacijskih slojeva kako bi se istovremeno poboljšala učinkovitost pretvorbe energije i PSC-a za životni vijek.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
No, za razliku od silikonskih pločica, perovskiti se mogu obložiti izravno na staklenu podlogu, koristeći otopinu prekursora. Otopina se pravi s otapalom koje kristalizira u čvrsto stanje.
Jedna od značajnih prednosti je ta što se prethodni materijali mogu izraditi bez potrebe za skupim postrojenjima i energetski{0}}intenzivnim okruženjima od preko 1,000 stupnja, što je tipično za tradicionalnije poluvodiče kao što je silicij.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Preostali izazov, nakon performansi i stabilnosti, je skaliranje. Većina aplikacija solarnih ćelija usredotočena je na komunalne{0}}sektore i krovne ploče. Iako ovo drugo nije istaknuto u Saudijskoj Arabiji, veliki projekti koji se vode u Kraljevini uključuju velika fotonaponska polja u pustinji.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
