Aurinkokenno grafeenista, perovskiitistä ja piistä

Graphene Flagship tutkijat yhdistivät grafeenia onnistuneesti tandem-perovskiitti-piin aurinkokennoihin saavuttaen peräti 26,3%:n hyötysuhteen. Lisäksi he suunnittelivat tuottantokustannuksia keventävän valmistusmenetelmän.

(6.3.2020) Eurooppalaisen Graphene Flagshipin tutkijat Rooman Tor Vergata yliopistosta, Italian teknillisestä instituutista (IIT) ja spin-off -yhtiö BeDimensionalista ovat yhteistyössä ENEA:n kanssa onnistuneesti yhdistäneet grafeenia mekaanisesti koottuihin tandem perovskiitti-pii aurinkokennoihin saavuttaen näin 26%:n hyötysuhteen.

Lisäksi tutkijat kehittivät valmistusmenetelmän, joka keventää tuotantokustannuksia ja voi johtaa suurialaisten aurinkopaneelien tuotantoon.

Grafeenia ja muita kaksiulotteisia materiaaleja on ryhdytty käyttämään perovskiittikennojen absorboivan kerroksen ja varausta kuljettavien kerrosten välillä. Liuosprosessina se on edullinen ja tuonut perovskiittikennot uudelle tehonmuunnostasolle.

Kahden kytkentäterminaalin arkkitehtuurit johtavat alempiin asennuskustannuksiin kuin neliterminaaliset kokoonpanot. On kuitenkin haastavaa prosessoida perovskiittikennot monoliittisesti suoraan mikrometrien tekstuureiksi ennätystehokkaiden piiheteroliitoskennojen etupinnoille.

Tandem-kennojen kanssa tutkijat ovat aiemmin yhdistäneet sekä piin että perovskiittien edut mutta vakaus, tehokkuus ja laajamittainen valmistus näyttivät kuitenkin edelleen kaukaiselta unelmalta.

Graphene Flagship tutkijat ovat jo aiemmin havainneet grafeenin potentiaalin energian keräämisessä. Uusin tutkimus on jälleen todiste siitä, että grafeeni ja siihen liittyvät kerrosmateriaalit mahdollistavat tehokkaampien ja kustannustehokkaampien suurialaisten aurinkopaneelien kaupallistamisen.

Rooman Tor Vergata yliopiston tutkija Aldo di Carlo selittää: "Uusi lähestymistapamme valmistaa grafeenin mahdollistamia tandem-aurinkokennoja tuottaa kaksinkertaisen edun.

Ensinnäkin sitä voidaan soveltaa parantamaan kaikkia erityyppisiä tällä hetkellä saatavilla olevia perovskiittisiä aurinkokennoja, mukaan lukien korkeissa lämpötiloissa prosessoidut. Mutta mikä tärkeintä, voimme ottaa grafeenin mukaan liuoksellisilla valmistusmenetelmillä, mikä on avain tekniikoidemme käyttöönottamiseksi teollisuudessa ja suuren pinta-alan, grafeenitehosteisten aurinkopaneelien toimittamiseksi."

Francesco Bonaccorso, BeDimensionalin perustaja, ja yksi tutkijoista, kommentoi: "Tämä ehdotettu innovatiivinen lähestymistapa on ensimmäinen askel kohti sellaisten tandem-aurinkokennojen kehittämistä, joiden hyötysuhde ylittää yksiliitoksisien rajan. Kerrosmateriaaleilla on keskeinen merkitys tämän tavoitteen saavuttamisessa."

Tutkijoiden tandem-kennosto kootaan mekaanisesti, jolloin ylä- ja alakennot valmistetaan erikseen ja kytketään yhteen perovskiittikennon takakontaktin ja piikennon teksturoidun ja metalloidun etukontaktin kanssa.

Aiheesta aiemmin: Aurinkokennot tavoittelevat 30 %