Banebrydende innovation, der muliggør billigere solenergiproduktion, er et skridt tættere på markedet

Mens behovet for vedvarende energi rundt om i verden vokser eksponentielt, Litauiske og tyske forskere er kommet med en ny løsning til udvikling af billige solteknologi. Materiale, syntetiseret af Kaunas University of Technology (KTU) Litauiske forskere, som samler sig selv for at danne et molekylært tykt elektrodelag, præsenterer en let måde at realisere meget effektive perovskite single-junction og tandem solceller. Licensen til fremstilling af materialet er købt af et japansk firma.

Ifølge forskere, opnåelse af perovskit-baserede solceller, kombinerer lav pris og høj effektivitet, har vist sig at være en vanskelig opgave tidligere. Den særlige udfordring i storstilet produktion er den høje pris og begrænsede alsidighed af de tilgængelige hulselektive kontakter. KTU -kemikere har taget fat på denne udfordring.

"Solelementet ligner en sandwich, hvor alle lagene har en funktion, dvs. at absorbere energien, at adskille hullerne fra elektroner, etc. Vi udvikler materialer til det hulleselektive kontaktlag, som dannes af molekylerne i materialerne, der selvsamler sig på overfladen af ​​substratet, "forklarer Artiom Magomedov, Ph.d. studerende ved KTU Fakultet for Kemisk Teknologi, medforfatter til opfindelsen.

Udviklede monolag kan kaldes et perfekt hultransporterende materiale, da de er billige, er dannet ved en skalerbar teknik og har meget god kontakt med perovskitmaterialer. De selvmonterede enkeltlag (SAM'er) er så tynde som 1-2 nm, dækker hele overfladen; molekyler afsættes på overfladen ved at dyppe den i en fortyndet opløsning. Molekylerne er baseret på carbazolhovedgrupper med phosphonsyreforankringsgrupper og kan danne SAM'er på forskellige oxider.

Ifølge forskerne, brugen af ​​SAM'erne hjalp med at undgå problemet med den ru overflade af CIGS -cellen. Ved at integrere en SAM-baseret perovskit-solcelle i en tandemarkitektur, en 23,26%-effektiv monolitisk CIGSe/perovskite tandem solcelle blev realiseret, som i øjeblikket er verdensrekord for denne teknologi. I øvrigt, en af ​​de nyligt udviklede SAM'er, der blev brugt i Si/perovskite-tandemcellen, opnåede den næsten rekordstore effektivitet på 27,5%.

"Perovskite-baserede solceller med enkelt kryds og tandem er fremtiden for solenergi, da de er billigere og potentielt meget mere effektive. Grænserne for effektivitet for i øjeblikket kommercielt anvendte siliciumbaserede solelementer er mættede. I øvrigt, tsemiconductor-grade siliciumressourcer bliver knappe, og det er stadig vanskeligere at udtrække elementet, "siger professor Vytautas Getautis, lederen af ​​KTU -forskergruppen bag opfindelsen.

Ifølge Magomedov, mængden af ​​solenergi, der når jordens overflade på en time, kan være nok til at dække det årlige behov for elektricitet fra hele menneskeheden. "Solenergiens potentiale er enormt, «siger den unge forsker.

Ved hjælp af traditionelle teknologier, 1 g silicium (Si) er nok til kun at producere et par kvadratcentimeter af solelementet; imidlertid, 1 g af materialet syntetiseret ved KTU er nok til at dække op til 1000 m ² af overfladen. Ud over, det selvsamlende organiske materiale, der er syntetiseret på KTU, er betydeligt billigere end de alternativer, der anvendes i fotovoltaiske elementer i øjeblikket.

Teamet af KTU-kemikere har studeret brugen af ​​de selvsamlende molekyler i solceller i et par år. Materialet, syntetiseret ved KTU, blev anvendt i produktionen af ​​en fungerende solcelle i samarbejde med Helmholtz Zentrum Berlin (HZB), Tyskland og Center for Fysisk Videnskab og Teknologi (Litauen) fysikere.

Licensen til at fremstille materialet syntetiseret på KTU -laboratorier blev købt af et japansk firma; materialet kaldet 2PACz og MeO-2PACz vises snart på markedet. Det betyder, at innovativ teknologi, der anvender selvsamlende forbindelser, kan forskes yderligere i de bedste laboratorier i verden og i sidste ende finde vej til industrien.