Ograniczenie wodoru zwiększa wydajność ogniw słonecznych
Dzięki temu postępowi wyżarzanie wodoru może utorować drogę dla bardziej wydajnych, zrównoważonych rozwiązań energii słonecznej, zbliżając się do rzeczywistości w przystępnej cenie.
Technologia fotowoltaiczna (PV) ewoluuje, gdy badacze szukają zrównoważonych materiałów, które zwiększają wydajność przy obniżaniu kosztów.Obiecującym kandydatem jest Kesterit Cu₂znsns₄ (CZTS), nietoksyczny półprzewodnik wykonany z elementów obfitych w ziemię.W przeciwieństwie do krzemu, dominującego materiału w ogniwach słonecznych, CZTS oferuje bardziej zrównoważoną i opłacalną alternatywę.Jednak jego wydajność opóźniła się, z maksymalną wydajnością konwersji mocy (PCE) wynoszącą zaledwie 11%, głównie z powodu rekombinacji nośnika, gdzie wytworzone nośniki ładowania rekombinowane przed wytworzeniem energii elektrycznej.
Naukowcy z University of New South Wales (UNSW) w Sydney opracowali technikę złagodzenia tego problemu przy użyciu wyżarzania wodoru.Ich badanie pokazuje, w jaki sposób ten proces poprawia zbieranie nośników poprzez redystrybucję tlenu i sodu w warstwach CZTS, zwiększając ogólną wydajność.
Wyższeństwo wodoru polega na podgrzewaniu materiału ogniwa słonecznego w środowisku zawierającym wodór.Proces ten pomaga redystrybuować wady sodu i pasywne, szczególnie w pobliżu powierzchni absorbera, znacznie poprawiając transport nośnika.Technika ta spowodowała rekordową wydajność CZTS 11,4% w bez kadmu ogniwa słonecznego.
Poza CZTS metoda okazała się również obiecująca w innych materiałach słonecznych w cienkim filmie, takim jak miedź selenid galu indu (CIGS), wykazując szersze zastosowanie.„Ten przełom wzmacnia rolę CZTS jako najwyższego materiału w architekturach tandemowych, umożliwiając lepszą integrację krzemu i szersze wykorzystanie widma słonecznego”, dodał Sun.
Naukowcy mają teraz na celu zwiększenie wydajności CZT o ponad 15% przy jednoczesnym zachowaniu swoich korzyści gospodarczych i środowiskowych.„Dalsze udoskonalenie procesu wyżarzania wodoru i badanie nowych technik optymalizacji będzie kluczem do uczynienia CZT realnej alternatywy dla technologii słonecznych nowej generacji”, powiedział Sun.
„Nasza praca była spowodowana potrzebą przyjaznego dla środowiska, taniego materiału dla ogniw słonecznych nowej generacji”, powiedział Kaiwen Sun, starszy autor badania.„CZTS jest doskonałym kandydatem na tandemowe ogniwa słoneczne ze względu na dostrajalną bandgap, stabilność i zrównoważony rozwój.Jednak poprawa wydajności gromadzenia nośników była wyzwaniem. ”