Italsko-řecká výzkumná skupina vyvinula velkoplošný perovskitový solární panel s vrstvami přenášejícími elektrony dopované grafenem. S rostoucí teplotou modul vykazuje menší pokles napětí naprázdno než komerčně dostupné panely z krystalického křemíku.
Mezinárodní výzkumná skupina vyvinula fotovoltaický panel založený na buněčné technologii obsahující vrstvy přenášející elektrony dopované grafenem (ETL) a funkcionalizované nárazníkové vrstvy disulfidu molybdenu (fMoS2) vložené mezi vrstvu perovskitu a vrstvu přenášející díry (HTL).
„Ukázali jsme, že dvourozměrné materiály, jako je grafen a MoS2, použijeme ke zlepšení výkonu perovskitové fotovoltaiky nejen na laboratorních zařízeních, ale také v reálném kontextu s velkoplošnými panely,“ řekl výzkumník Aldo di Carlo pv. časopis.
Vědci integrovali grafenové vločky do ETL, aby podpořili krystalizaci perovskitu zabaleného do samotného ETL. Řekli, že to vede ke snížení hustoty elektronové pasti a zároveň snižuje temný proud zařízení a zlepšuje faktor plnění buňky. Pro HTL jsme použili poly(triaryl)amin (PTAA), což je vynikající materiál přenášející díry a blokující elektrony.
„Na rozhraní perovskit-HTL podporuje vyrovnávací vrstva vloček fMoS2 přenos děr z absorpční vrstvy do HTL ve srovnání s referenčními zařízeními bez fMoS,“ uvedli vědci. „Navíc použití grafenu a fMoS2 stabilizuje rozhraní perovskit/ETL a perovskit/HTL v náročných testovacích podmínkách, jako je dlouhodobé osvětlení a tepelné namáhání.“
Účinnost modulů
Modul vyrobený ze solárních článků o ploše 9,1 cm2 dosáhl aktivní plochy 81,9 cm2 a plochy otvoru 101 cm2. Jeho účinnost přeměny energie, měřená za standardních podmínek osvětlení, je 12,5 % a faktor plnění dosahuje 81 %.
„Očekává se, že rozšíření účinnosti přeměny energie bude sníženo plně automatizovanou výrobou perovskitových solárních modulů,“ uvedli vědci.
FV systém se nachází v kampusu Řecké středomořské univerzity (HMU) na Krétě v Řecku. Energii vyrobenou zařízením uložili ve čtyřech sériově zapojených 6 V odvětrávaných deskových bateriích s kapacitou 260 Ah. Moduly mají plochu 0,5 m2. K vybudování samostatného testovacího pole použili devět panelů o celkové ploše 4,5 m2.
Skupina porovnala výkon panelů s výkonem komerčně dostupných solárních modulů. A zjistila, že grafen-perovskitová zařízení vykazovala nejmenší pokles napětí naprázdno s rostoucí teplotou.
Teplotní koeficient
„Teplotní koeficient napětí otevřeného obvodu grafen-perovskitových panelů je poloviční než koeficient krystalických křemíkových panelů. Současně také vykazuje větší kladný teplotní koeficient zkratového proudu,“ uvedli vědci. „Naše výsledky zároveň naznačují, že je zapotřebí dalšího úsilí ke zlepšení materiálů zapouzdření a protokolu laminace, aby se prodloužila životnost panelů.“
Svá zjištění představili v „Integraci dvourozměrných perovskitových solárních panelů na bázi materiálů do samostatné solární farmy“. Výzkumná skupina zahrnuje vědce z University of Tor Vergata, IIT Graphene Labs, University of Siena a GreatCell Solar Italia Srl v Itálii, stejně jako Hellenic Mediterranean University v Řecku.
„Údaje vytvořené solární farmou budou mít zásadní význam pro využití na průmyslové úrovni perovskitové PV,“ řekl Di Carlo.
Zdroj: pv-magazine, top-voziky.cz
