Výzkumníci z Německa navrhli tandemový perovskitový křemíkový solární článek, který má údajně nižší ztráty odrazem a lepší napětí naprázdno. Demonstrovali zařízení se submikrometrovými nanotexturami a vylepšenou konstrukcí zadního reflektoru.
Perovskit-křemíkový solární článek
Výzkumná skupina vedená německým výzkumným ústavem Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH demonstrovala tandemový solární článek z perovskitu a křemíku. Článek je založený na submikrometrových periodických nanotexturech a vylepšené konstrukci zadního reflektoru.
Studii „Nano-optical designs for high-efficiency monolithic perovskite-silicon tandem solar cells“, publikovali v časopise Nature nanotechnology. Vědci ve studii vysvětlili, že jemná sinusová nanotextura, kterou v článku použili, kombinuje výhody strukturování povrchu křemíku se zachováním vysoké kvality materiálu roztokem zpracovaného perovskitu.
„Ukázali jsme, že nanotextury způsobují podstatné snížení ztrát odrazem ve srovnání s jejich planárním protějškem. Dále silně zlepšují výtěžnost výroby, což umožňují vynikající vlastnosti tvorby filmu. A navíc zvyšují napětí otevřeného obvodu o 15 mV,“ uvedli.
Specifikace článku
Pomocí ultrafialové nanoimprintové litografie, reaktivního iontového leptání a mokrého chemického leptání vytvořila německá skupina článek s reflektorem s dielektrickou vyrovnávací vrstvou (RDBL) na zadní straně křemíkového spodního článku a sinusovou nanostrukturou na předním povrchu.
Tým navrhl tandemové zařízení s pasivním kontaktem tvořeným vrstvou hydrogenovaného nanokrystalického karbidu křemíku (nc-SiC:H(n)). Ten je dále dopovaný oxidem india jako průhledným vodivým oxidem (TCO), samouspořádanou monovrstvou methyl-substituovaného karbazolu (Me-4PACz) jako vrstvou pro přenos děr a perovskitovým absorbérem. Spodní křemíkový článek má rozměry 2,5 × 2,5 cm2 a kontaktní plochu 1,1 cm2 ve středu.
„RDBL obsahuje vyrovnávací vrstvu oxidu křemičitého (SiO2) mezi TCO a stříbrným zpětným reflektorem, která snižuje parazitní absorpční ztráty. Stříbrná mřížka pokrývající 4 % aktivní plochy je před nanesením SiO2 natištěna sítotiskem na vrchol TCO. A to z důvodu, aby se vytvořil elektrický kontakt mezi TCO a Ag.
Testování a analýza
Odborníci z německé laboratoře Fraunhofer ISE CalLab otestovali výkonnost solárního článku. Díky tomu potvrdili, že dosahuje účinnosti přeměny energie 29,80 % napětí naprázdno 1,92 V, zkratového proudu 19,56 mA cm-2 a faktoru plnění 79,4 %. Vědci uvedli, že tyto hodnoty zkratového proudu jak pro horní perovskitový článek, tak pro spodní křemíkový článek patří k nejvyšším hodnotám, které se dosud objevily v literatuře pro dvoukoncové tandemové články perovskit-křemík.
„Analýza citlivosti dále ukazuje, že nanosměsi podstatně zlepšují odolnost výkonu při odchylkách od optimální tloušťky nanokrystalické vrstvy oxidu křemíku. Jedná se tedy o důležitý aspekt s ohledem na industrializaci tandemové technologie a zpracování na větších plochách,“ uzavřeli.
Zdroje: pv-magazine, Top-Nosiče
