HZB ustanawia kolejny światowy rekord w zakresie ogniw słonecznych typu tandem CIGS-Pero
Ogniwo tandemowe łączy w sobie CIGS i perowskit i osiąga certyfikowany rekord sprawności na poziomie 24,6%. © G. Farias Basulto / HZB
Najważniejsze składniki są wyraźnie widoczne pod skaningowym mikroskopem elektronowym: na warstwie kontaktowej znajdują się ziarniste kryształy CIGS, na nich znajduje się warstwa pośrednia z tlenku cynku domieszkowanego glinem, nad którą znajduje się niezwykle cienka warstwa perowskitu (czarna). Na wierzch nałożono warstwę tlenku cynku z domieszką indu i powłokę antyrefleksyjną. © HZB
Łącząc dwie cienkie warstwy półprzewodnikowe i tworząc tandemowe ogniwo słoneczne, można osiągnąć wysoką sprawność przy minimalnym wpływie na środowisko. Zespoły z HZB i Uniwersytetu Humboldta w Berlinie zaprezentowały ogniwo tandemowe wykonane z CIGS i perowskitu, które jest nowym rekordem świata ze sprawnością na poziomie 24,6%. Wartość ta została potwierdzona certyfikatem Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (SE).
Do wytworzenia cienkowarstwowych ogniw słonecznych potrzeba niewiele energii i materiałów, dlatego też charakteryzują się one bardzo małym śladem ekologicznym. Oprócz dobrze znanych i wiodących na rynku ogniw słonecznych z krzemu, istnieją również ogniwa cienkowarstwowe, np. na bazie miedzi, indu, galu i selenu, tzw. ogniwa CIGS. Cienkie warstwy CIGS można stosować nawet na elastycznych podłożach.
Teraz eksperci z HZB, we współpracy z Uniwersytetem Humboldta w Berlinie, opracowali nowe tandemowe ogniwo słoneczne, które łączy w sobie dolne ogniwo wykonane z CIGS z górnym ogniwem na bazie perowskitu. Dzięki udoskonaleniu warstw kontaktowych pomiędzy górnymi i dolnymi ogniwami udało się zwiększyć sprawność do 24,6%. Jest to aktualny rekord świata, którego wartość została potwierdzona przez Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE we Fryburgu.
Jak zawsze, rekordową wartość udało się osiągnąć tylko dzięki udanej pracy zespołowej: najlepszą celę wykonał student studiów magisterskich na TU Berlin, Thede Mehlhop, pod nadzorem Stefana Galla. Warstwa absorbująca z perowskitu pochodzi ze wspólnego laboratorium HZB i Uniwersytetu Humboldta w Berlinie. Podkomórkę CIGS i warstwy kontaktowe wykonał badacz HZB Guillermo Farias Basulto. Wykorzystał także potężny klaster KOALA, który umożliwia powlekanie perowskitów i warstw kontaktowych w próżni w HZB.
„W HZB mamy wysoce wyspecjalizowane laboratoria i ekspertów, którzy zapewniają najwyższą jakość usług w swojej dziedzinie. Dzięki tej rekordowej tandemowej celi po raz kolejny pokazali, jak owocnie ze sobą współpracują”, mówi prof. Rutger Schlatmann, rzecznik Wydziału Energii Słonecznej w HZB.
Ogłoszony właśnie rekord nie jest pierwszym światowym rekordem w HZB: zespoły HZB osiągnęły już kilkakrotnie rekordy świata dzięki tandemowym ogniwom słonecznym, ostatnio dzięki tandemowym ogniwom słonecznym z krzemu i perowskitu, ale także dzięki kombinacji ogniw CIGS i perowskitu.
„Jesteśmy przekonani, że ogniwa tandemowe CIGS-perowskit mogą osiągnąć znacznie wyższą wydajność, najprawdopodobniej ponad 30%” – mówi prof. Rutger Schlatmann.
arö
helmholtz-berlin.
