Ennätysmäisiä aurinkokennoja

Perovskiitti-CIGS tandem aurinkokenno saavutti ennätysmäisen tehokkuuden 23,26 prosenttia.

Helmholtz-Zentrum Berlinin (HZB) professori Steve Albrechtin johtama ryhmä esitteli uuden ennätysmäisen tandemaurinkokennon EU PVSEC aurinkoenergiakonferenssissa, Marseillessa, Ranskassa.

Tämä tandemaurinkokenno yhdistää puolijohdemateriaalit perovskiitin ja CIGS:n ja saavuttaa sertifioidun hyötysuhteen 23,26 prosenttia. Yksi syy tähän menestykseen löytyy kennon orgaanisien molekyylien välikerroksesta. Molekyylit järjestäytyvät itse peittämään jopa karkeat puolijohdepinnat. Kahden puolijohteen välisten elektrodien häviöt ovat aiemmin olleet tehokkuutta heikentävä ongelma

Perovskiittien ja klassisten puolijohdemateriaalien yhdistelmä, kuten piin ja kupari-indium-gallium-selenidi (CIGS) -yhdisteiden kanssa tandemaurinkokennoissa, lupaa tulevaisuuden edullisia, korkean suorituskyvyn aurinkomoduuleja.

Tandem-solun aktiivinen pinta-ala on yksi neliön senttimetri ja saavuttaa siten uuden virstanpylvään, koska muut julkistetut perovskiitti-CIGS –tandemkennot ovat toistaiseksi olleet huomattavasti pienempiä.

Yhden neliösenttimetrin kennonala on vakiintunut ennätysten standardiksi, koska se on esivaihe prototyyppien valmistuksessa. Erityisesti monimateriaalisilla kennoilla kennokoon kasvattaminen laboratoriosirusta yhteenkin neliösenttimetriin pudottaa hyötysuhdetta huomattavasti.

Daegu Gyeongbuk Institute of Science and Technologyn (DGIST) tohtori Jin-Kyu Kangin tutkimusryhmä on puolestaan saavuttanut joustavalle ohutkalvo CZTSSe -aurinkokennon valosähköiselle muunnokselle virallisesti tunnustetun ennätysmäisen 11,4 % hyötysuhteen.

Koska ohutkalvoinen CZTSSe -aurinkokenno käyttää edullisia, ympäristöystävällisiä materiaaleja sitä tutkitaan seuraavan sukupolven aurinkoenergiateknologiana ympäri maailman. Joustavan CZTSSe:n valosähköisen muuntamisen hyötysuhde ei kuitenkaan ole ylittänyt 10 % johtuen teknologisista ongelmista, kuten epäpuhtauksien leviämisestä joustavan alustan sisällä ja delaminoitumisesta.

Tämä saavutus saa erityistä huomiota, koska sen massatuotanto on paljon helpompaa käyttämällä edullisia, ympäristöystävällisiä materiaaleja, kuten kuparia (Cu), sinkkiä (Zn), tinaa (Sn). Muissa ohutkalvoaurinkokennoissa (CIGS, CdTe, perovskiitti) käytetään kalliita raskasmetallimateriaaleja, kuten indiumia, lyijyä ja kadmiumia.

Yksi tämän tutkimuksen suurimmista saavutuksista on tehokkuuden lisääminen muuttamalla CZTSSe-ohutkalvo aurinkokennojen esiasteen olemassa oleva 3-pinorakenne monikerroksiseksi rakenteeksi. Lisäksi prosessitekniikka paransi jänniteominaisuuksia ja kennon tasalaatuisuutta.

Aiheesta aiemmin:

Aurinkokennot tavoittelevat 30 %

Edullisempia tehokkaita aurinkokennoja