Aurinkokennojen hyötysuhteen parantaminen fossiilisista polttoaineista riippumattomuuden saavuttamiseksi on yksi aurinkokennotutkimuksen pääpainopisteistä. Potsdamin yliopiston fyysikko Dr. Felix Langin johtama ryhmä sekä Pekingin Kiinan tiedeakatemian professori Lei Meng ja professori Yongfang Li ovat onnistuneesti integroineet perovskiitin orgaanisiin absorboijiin kehittääkseen ennätyksellisen hyötysuhteen omaavan tandem-aurinkokennoa, kuten Nature-tieteellisessä lehdessä raportoitiin.
Tämä lähestymistapa sisältää kahden materiaalin yhdistelmän, jotka absorboivat selektiivisesti lyhyitä ja pitkiä aallonpituuksia – erityisesti spektrin sinistä/vihreää ja punaista/infrapuna-aluetta – optimoiden siten auringonvalon hyödyntämisen. Perinteisesti aurinkokennojen tehokkaimmat punaista/infrapunaa absorboivat komponentit ovat peräisin perinteisistä materiaaleista, kuten piistä tai CIGS:stä (kupari-indium-galliumselenidi). Nämä materiaalit vaativat kuitenkin tyypillisesti korkeita käsittelylämpötiloja, mikä johtaa merkittävään hiilijalanjälkeen.
Lang ja hänen kollegansa yhdistävät hiljattain Nature-lehdessä julkaistussa tutkimuksessaan kaksi lupaavaa aurinkokennoteknologiaa: perovskiitti- ja orgaaniset aurinkokennot, joita voidaan käsitellä alhaisemmissa lämpötiloissa ja joiden hiilijalanjälki on pienempi. Vaikuttavan 25,7 prosentin hyötysuhteen saavuttaminen tällä uudella yhdistelmällä oli haastava tehtävä, kuten Felix Lang totesi. Hän selitti: "Tämä läpimurto oli mahdollista vain yhdistämällä kaksi merkittävää edistysaskelta." Ensimmäinen läpimurto oli Mengin ja Lin synteesi uudesta punaista/infrapunaa absorboivasta orgaanisesta aurinkokennosta, joka laajentaa sen absorptiokykyä edelleen infrapuna-alueelle. Lang selitti tarkemmin: "Tandem-aurinkokennoilla oli kuitenkin rajoituksia perovskiittikerroksen vuoksi, joka kärsii merkittävistä hyötysuhteen menetyksistä, kun se on suunniteltu absorboimaan ensisijaisesti auringon spektrin sinisiä ja vihreitä segmenttejä. Tämän voittamiseksi toteutimme perovskiitin päälle uuden passivointikerroksen, joka lieventää materiaalivirheitä ja parantaa kennon yleistä suorituskykyä."
Julkaisun aika: 12.12.2024