Perovskit-křemíkový solární článek dosáhl napětí naprázdno 1,75 V, hustoty zkratového proudu 15,5 mA a faktoru plnění 73,6 %. Dokázal si také po 100 hodinách při teplotě 80°C udržet 93 % své původní účinnosti.
Skupina výzkumníků z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) a Forschungszentrum Jülich GmbH v Německu vyvinula monolitický perovskit-křemíkový solární článek. Má účinnost přeměny energie 20 % prostřednictvím nového přístupu laminace.
Perovskit-křemíkový solární článek
„V naší práci zkoumáme, jak lze tento proces laminace aplikovat na vysoce slibnou tandemovou technologii perovskit/křemík,“ uvedl Uli Paetzold. „Představené solární články jsou vůbec prvními prototypy. Zdůrazňují, že laminace je vhodnou alternativní výrobní metodou pro monolitické tandemové solární články perovskit-křemík. Přístup laminace je zvláště zajímavý pro PV na bázi perovskitu. A to proto, že výrazně zvyšuje míru svobody ve výběru materiálů a dostupných technik nanášení.
S navrhovaným přístupem jsou funkční vrstvy článku, jako jsou materiály pro přenos náboje, elektrody a perovskitové absorbéry, zpracované stejným způsobem jako v zařízeních vyrobených pomocí standardní metody sekvenčního nanášení vrstev. „Laminované tandemové zařízení se skládá ze dvou nezávisle vyrobených polovičních stohů lisovaných za tepla,“ uvedli vědci. „Kombinace tepla a tlaku podporuje rekrystalizaci perovskitu, čímž vytváří důvěrný kontakt na rozhraní.“
Použili tlak 80 MPa a teplotu 90°C během laminace po dobu 5 minut. Dále tvrdili, že tento proces je prospěšný pro morfologii perovskitu, protože snižuje neradiační rekombinační ztráty. „Perovskitový tenký film rekrystalizuje a spojuje oba polosoubory do monolitického tandemového solárního článku perovskit-křemík.“ Vysvětlili a poznamenali, že drsnost perovskitového filmu se po laminaci snížila z 20,0 na 1,7 nm a že velikost zrna perovskitu vzrostla z 284 na 350 nm.
Účinnost článku
Laminovaný článek dosáhl účinnosti 20,0 %, napětí naprázdno 1,75 V, hustoty zkratového proudu 15,5 mA a faktoru plnění 73,6 %. „Jak se očekávalo u monolitického tandemového zařízení, napětí naprázdno tandemového článku se blíží součtu napětí obou dílčích článků,“ upřesnili vědci. Dále si zařízení dokázalo po 100 hodinách při teplotě 80°C udržet 93 % své původní účinnosti.
Vědci také poznamenali, že solární článek také vykazoval zanedbatelnou hysterezi. Jedná se o efekt, který postihuje perovskitová zařízení, protože jejich výstup závisí spíše na předchozích vstupech než jen na jejich stavu. Takže výkon je méně předvídatelný. V perovskitových buňkách je hystereze přísně závislá na složení materiálu. Za tento efekt se obecně považuje migrace iontů a neradiační rekombinace v blízkosti rozhraní.
Proces laminace
Proces laminace představili v článku „Laminated Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Photovoltaics“, publikovaném v Advanced Energy Materials. „Naše práce připravuje cestu pro nové architektury tandemových zařízení, které dále zlepšují účinnost přeměny energie a stabilitu zařízení,“ řekl Paetzold. „K dnešnímu dni se laminované perovskitové solární články vyrábějí v laboratorním měřítku. A zvýšení měřítka je jedním z dalších kroků v dalším vývoji této techniky. Ve skutečnosti je laminace lisováním za tepla snadným výrobním postupem. Postup umožňuje výrobu paralelně k poloskladům zařízení a nabízí možné přímé zapouzdření. Pokud to porovnáme se zavedenou průmyslovou technologií jako je laminace pro zapouzdření, zdá se, že přístup laminace je vhodný pro budoucí výrobu.
Zdroje: pv-magazine, Towpoint
