Source: saudigazette.com.sa
Koska globaali kestävyys ja puhtaan energian megatrendit vaikuttavat siihen, miten lähestymme energiastrategioitamme kohti planeetan vihreämpää tulevaisuutta, uusiutuvat teknologiat, kuten tuuli ja aurinko, ovat johtavia tutkimuksen painopistealueita. Aurinkoteknologia-alueella perovskite-aurinkokennojen (PSC) nouseva ala on saavuttanut suosiota viimeisen puolentoista vuosikymmenen aikana.
Pii-aurinkokennojen hallitsemalla alalla suhteellisen uuden perovskite-aurinkokennojen teknologian on kuitenkin täytettävä korkean tehonmuunnostehokkuuden (PCE) lisäksi myös kaksi muuta olennaista vaatimusta menestyäkseen kaupallistaakseen: vakauden ja skaalautuvuuden.
In a recently published Science paper titled 'Damp heat–stable perovskite solar cells with tailored-dimensionality 2D/3D heterojunctions,' KAUST researchers have reported a significant milestone through the first-ever successful photovoltaic (PV) damp-heat test of PSCs.
Kostea{0}}lämpötesti on nopeutettu ja tiukka ympäristön ikääntymistesti, jonka tarkoituksena on määrittää aurinkopaneelien kyky kestää pitkäaikaista altistumista korkealle kosteudelle ja korkeille lämpötiloille.
Testi suoritetaan 1,000 tunnin ajan valvotussa ympäristössä, jonka kosteus on 85 prosenttia ja lämpötila 85 celsiusastetta. Sen on tarkoitus toistaa useiden vuosien altistuminen ulkona ja arvioida tekijöitä, kuten korroosiota ja delaminaatiota.
Testin ankaruus on linjassa aurinkosähköteknologian (PV) kaupallistamisvaatimusten kanssa, ja sen on katettava 25–30 vuoden takuu perinteisille kiteisille-piimoduuleille. Testin läpäisemiseksi aurinkokennon on säilytettävä 95 prosenttia alkuperäisestä suorituskyvystään.
Led by first author Randi Azmi, a postdoctoral fellow in Stefaan De Wolf's KAUST Photovoltaics Laboratory, their research had to overcome an enduring weakness in encapsulated PSCs to prevent packaging leakage.
Tämä 3D-perovskiittikalvojen haavoittuvuus mahdollistaa ilmakehän tekijöiden ei-toivotun tunkeutumisen ja tarjoaa rajoitetun lämmönkestävyyden. KAUSTin tutkijoiden löytämä ratkaisu on 2D-perovskiitin passivointikerrosten suunnittelu ja käyttöönotto tehostaakseen samanaikaisesti tehonmuunnostehokkuutta ja käyttöikää PSC:itä.
Stability is essential because perovskites are sensitive. Employed through a thin-film coating process, they're basically a salt — so perovskite solar cells are highly affected by the presence of humidity.
The specificity of perovskites is that it's a thin-film technology. As is the case with conventional solar cells, two contacts made of specific types of materials are still required. One will collect electrons and the other's function is to collect positively charged 'holes' — which represent the absence of electrons.
Mutta toisin kuin piikiekot, perovskiitit voidaan päällystää suoraan lasisubstraatille käyttämällä esiasteliuosta. Liuos valmistetaan liuottimella, joka kiteytyy kiinteään tilaan.
Yksi merkittävistä eduista on se, että esiastemateriaaleja voidaan valmistaa ilman kalliita tiloja ja yli 1,000 asteen -energiaintensiivisiä ympäristöjä, mikä on tyypillistä perinteisemmille puolijohteille, kuten piille.
"It's a very simple way to make solar cells. Also, while the optoelectronic properties are not unique, they are excellent. They're on-par with very high-quality traditional semiconductors. That's quite remarkable," explained Professor De Wolf .
By altering the composition, it's also possible to tune the spectral sensitivity across the solar light spectrum from UV up to infrared. This is quite attractive for specific applications.
Jäljellä oleva haaste suorituskyvyn ja vakauden jälkeen on skaalaus. Useimmat aurinkokennosovellukset keskittyvät hyötykäyttöön{0}}mittakaavaan ja kattopaneeleihin. Vaikka jälkimmäinen ei ole näkyvä Saudi-Arabiassa, Isossa-Britanniassa toteutettaviin suuriin hankkeisiin kuuluu suuria aurinkosähkökenttiä autiomaassa.
"The market is silicon-based, and it will be silicon-based for the next 20 years at least," said De Wolf.
So the KAUST Photovoltaics Lab is mainly focused on improving the performance of perovskite solar cells to advance more efficient "tandem" solutions pairing both traditional silicon and perovskites, where the current findings will aid much in increasing the reliability of such perovskite/silicon tandem solar cells.
