Uusia näkökulmia aurinkokennoihin

Politecnico di Milanon fysiikan osaston tutkijat yhdessä kollegoiden kanssa Erlangen-Nürnbergin yliopistosta ja Imperial College Londonista keskittyivät aurinkokennoihin, jotka on valmistettu joustavalla orgaanisella tekniikalla.

Orgaanisten molekyylien käyttäminen tuo useita etuja, kuten yksinkertaisemman tekniikan, pienemmät tuotanto- ja hävittämiskustannukset, mekaanisen joustavuuden ja pääsy orgaanisiin materiaaleihin liittyvään kemialliseen monimuotoisuuteen.

Orgaanisilla materiaaleilla on kuitenkin monimutkaisempi fysiikka kuin kiteisillä epäorgaanisilla materiaaleilla, erityisesti varauksensiirron prosesseissa luovuttajan ja akseptorin rajapinnoissa, joissa aiheutuu tehokkuushäviöitä.

Neljän vuoden työn jälkeen tutkijat onnistuivat luomaan aurinkokennoja uusilla materiaaleilla, joilla rajapintatilojen aiheuttamat häviöt minimoidaan. Tutkimalla näitä materiaaleja ultralyhyillä laserpulsseilla he tunnistivat fyysiset syyt uuden tason suorituskyvylle ja esittivät yleisen optimointimallin, joka pätee myös muille materiaalikombinaatioille.

Aarhusin yliopiston johtama kansainvälinen tutkijaryhmä on puolestaan julkaissut tiedeartikkelin, jonka mukaan aurinkosähköasennusten roolia tulevissa vihreissä energiajärjestelmissä pitäisi merkittävästi päivittää.

Ala on kokenut dramaattista kehitystä kuluneiden 14 vuoden aikana, teknologian ollessa nyt halvempaa kuin on oletettu malleissa, joita YK IPCC (IPCC) käyttää sen 2050 skenaarioissa.

"Ja on hyvä syy uskoa, että tämä kehitys jatkuu. Tämän vuoksi katsomme tulevaisuutta, jossa aurinkokennojen energia on nykyistä halvempaa.

"Et voi käyttää vanhojen energiajärjestelmien konservatiivisia arvioita, kun joudut mallintamaan aivan toisenlaisen tulevaisuuden. Meidän on ymmärrettävä, että aurinkosähkötekniikka on viime vuosina käynyt läpi dramaattisen kehityksen, mikä tekee siitä erittäin tärkeän toimijan tulevaisuudessa. Muussa tapauksessa energiajärjestelmiemme vihreä siirtyminen on yksinkertaisesti liian kallis", toteaa apulaisprofessori Marta Victoria.

Kanazawan yliopiston tutkijat ovat taasen kehittämässä näkemyksensä mukaan teollisesti kilpailevaan tekniikkaa piiaurinkokennoille. Perovskiitti aurinkokennojen tehoa voidaan parantaa käyttämällä tehokasta etukontaktia. Sellaisen toteuttaminen taloudellisesti on kuitenkin ollut hankalaa. Nyt tutkijat käyttivät teollisuudessa yleisesti käytettyä ruiskupyrolyysiä luomaan kriittisen elektronien siirtokerroksena toimivan titaanidioksidikalvon perovskiittikennon etukontaktiin.

Menettely paransi yksiliitoksinen kennon muuntotehokkuutta 30 % verrattuna tasomaiseen referenssi PSC:hen. Edelleen perovskiittinen tandemkenno voi sen avulla saavuutta 30 % muunnostehokkuuden.

Aiheesta aiemmin:

Perovskiitistä aurinkokennoja nopeasti

Uutta tekniikkaa aurinkosähkölle

Aurinkokennot tavoittelevat 30 %