Litauiske forskere bidrog til at skabe den rekordstore solcelle

Tandem perovskite-CIGS solceller, produceret som et resultat af samarbejdet mellem litauiske og tyske forskere, har nået en effektivitet på 23,26%, som i øjeblikket er en verdensrekordværdi i denne type celler. En årsag til succesen ligger i cellens mellemliggende lag af organiske molekyler:de samler sig selv for at dække selv ru halvlederoverflader. De selvsamlende materialer blev syntetiseret ved Kaunas University of Technology (KTU), Litauen.

Tandemsolceller i forskellige konfigurationer i dag er på dagsordenen for mange forskerhold rundt om i verden. Teknologien er interessant og lovende, da den søger at overvinde grænserne for enkeltcellet effektivitet. I øvrigt, ved fremstilling af en tyndfilm tandem solceller, fleksible underlag kan bruges, som tillader interessante løsninger til moderne teknologi og designapplikationer.

Tandem -solcellen designet af teamet af fysikere ved Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Tyskland kombinerer perovskit og kobber-indium-gallium-selenid (CIGS). Kontaktlagene mellem disse to halvledere består af carbazolbaserede organiske molekyler, funktionaliseret med phosphonsyregrupper, som indretter sig i det, der er kendt som selvsamlede monolag (SAM'er).

Materialerne, der blev brugt til SAM'er, blev udviklet af forskerteamet ved Kaunas University of Technology (KTU), Litauen. KTU -kemikere har syntetiseret molekyler, der samler sig til monolag, som jævnt kan dække enhver overflade - herunder ru overflader på CIGS -solcellerne.

"Normalt er problemet med fremstilling af perovskite-CIGS-tandemerne den ru overflade af bundcellen, hvilket er svært at dække jævnt ved konventionelle løsningsbaserede processer. Vores metode gør det muligt at danne elektrodelaget så tyndt som 1-2 nm, dækker hele overfladen. Det er en omkostningseffektiv og effektiv proces-molekylerne afsættes på overfladen fra fortyndede opløsninger, og det molekyl tykke selektive lag dannes, "forklarer Artiom Magomedov, Ph.d. studerende på KTU, en af ​​forfatterne til opfindelsen.

De anvendte materialer er slående enkle og robuste, hvilket også gør det muligt at skalere dem op til industrielt niveau.

Teamet af KTU-kemikere har studeret brugen af ​​de selvsamlende molekyler til at danne elektrodelaget i et par år. Materialet, syntetiseret ved KTU, blev anvendt i produktionen af ​​en fungerende solcelle med kun en enkeltlagstykk selektiv kontakt af HZB-fysikere. De kunne producere en monolitisk tandem solcelle fra perovskit og CIGS, der opnåede en officielt certificeret effektivitet på 23,26%, som i øjeblikket er en verdensrekordværdi. Tandemcellen har et aktivt areal på en kvadratcentimeter og når dermed en anden milepæl, da perovskite CIGS tandemceller hidtil har været betydeligt mindre.

"Tyndfilm tandem solceller er fremtiden for solenergi, da de er billigere og potentielt meget mere effektive. Grænserne for effektivitet for i øjeblikket kommercielt anvendte siliciumbaserede solelementer er mættende. I øvrigt, siliciumressourcerne bliver knappe, og det bliver stadig dyrere at udtrække elementet, "siger professor Vytautas Getautis, lederen af ​​KTU -forskergruppen bag opfindelsen.

En ny verdensrekord tandem solcelle blev præsenteret på EU PVSEC, verdens største internationale fotovoltaiske og solenergi konference og udstilling, i Marseille, Frankrig den 11. september, 2019, af prof. Steve Albrecht fra HZB. Der er indgivet to patenter for cellernes lag.