Düşük Maliyetli Güneş Pili Ticari Atılım İçin Hazırlandı

0

Perovskitler olarak adlandırılan ucuz malzemeler, kendilerini silinmiş solar hücrelere dönüştürüyorlar – hüküm süren hücre maddesini nihai olarak gasp etmek için atılan ilk adım. Geçtiğimiz hafta Malzemeler Araştırma Kurumu (MRS) toplantısında araştırmacılar, perovskitlerin silikonun ve diğer fotovoltaik materyallerin üzerine yerleştirildiği “tandem” hücrelerin güneş ışığı elektriğe dönüştürülmesinde kayda değer ilerleme sağladıklarını duyurdular. Artık araştırmacılar, dayanıklılık eksikliği ve perovskitlerin ticarileştirilmesine engel olan diğer sorunların üstesinden gelmek için hızlı hareket ediyorlar.

Belçika Diepenbeek’te Hasselt Üniversitesi’ndeki bir perovskite araştırmacı Aslihan Babaidigit “Perovskitler pazara sunulacak” diyor. İsrail’in Rehovot şehrindeki Weizmann Enstitüsü’nden bir malzeme bilimcisi olan David Cahen, ilerlemenin “şaşırtıcı” olduğunu belirtti. “Bütün sorunlar çözülmese bile çoğu çözümlenebilir görünüyor.”

1830’lardan beri bilinen perovskitler, ortak bir 3B yapılı kristaller sınıfıdır. 2009 yılına kadar, Japonya’daki araştırmacılar ilk olarak fotovoltaik malzeme olarak potansiyellerini fark ettiler. İlk perovskite cihazlar, en iyi araştırma hücreleri için% 25.3’lük bir verimle baş gösteren, günümüzün baskın ticari teknolojisi olan kristalin , silikondan çok daha az elektrik enerjisine, yalnızca% 3.8 ışık enerjisini elektrik enerjisine dönüştürdü. (Ticari hücreler genellikle% 16-20 arasında değişir.) Fakat araştırmacılar, perovskite tarifleriyle çamur attılar ve hücrelerin verimliliği hızla yükseldi. Kayıt, şu anda Güney Kore’deki araştırmacılar tarafından bu yılın başlarında gösterilen% 22.1 oranında duruyor.

Birlikte Daha Güçlü

Perovskite güneş pillerini başkaları ile birlikte tutarak, araştırmacılar endüstrinin ticari standardı olan tek kristal silisyumun kayıt verimliliğine yaklaşıyorlar. İki terminalli (2T) cihazlar malzemeleri tek bir hücrenin içine katlar; dört terminalli (4T) aygıtlar iki elektriksel olarak bağımsız hücreyi yığınlar.

 

 

Güneş spektrumunun farklı bölümlerini yakalamak için optimize edilmiş hücreleri birleştiren tandemler daha da iyi işleyebilir. Örneğin silisyum kırmızımsı ışığı emer, oysa perovskitler mavi ve yeşil fotonları emmeye meyillidir. Bir perovskite hücrenin silikonun üzerine yapışması, malzemelerin ucuz olması ve kristallerin düşük sıcaklıklarda kolaylıkla yetiştirilebilmesi nedeniyle fazla maliyet gerektirmez. Tandemler ayrıca perovskitlerin yerleşik silikon endüstrisinde tavan yapmasına izin verir.

 

MRS toplantısında, Kaliforniya, Palo Alto’daki Stanford Üniversitesi’nden bir malzeme bilimcisi olan Michael McGehee, silikon üzerinde bir perovskite büyütülerek,% 23.6’lık bir etkinliğe sahip, tandem bir hücre oluşturduğunu ve bunun verimliliklerinden daha iyi olduğunu bildirdi.  İsviçre, Neuchâtel’deki Lozan Federal Politeknik Okulu’ndan Christophe Ballif liderliğindeki bir başka grup Temmuz ayında, daha karmaşık bir mimariye sahip bir silikon-perovskit tandeminin% 25.2’lik bir etkinliğe ulaştığını bildirdi.

Tandem’lerin yıllarca iyileşmeye devam etmesi muhtemel. Araştırmacılar, ticarette elektriği taşıyan katmanların hücrelerde optimize edilmesi ve yüzey yansımalarını en aza indirgeyen kaplamalar eklenmesi gibi tüm ince ipuçlarını henüz oluşturmamaktadır. McGehee, mevcut perovskite malzemelerinde bile önümüzdeki birkaç yıl içinde silikon-perovskit tandemlerinin verimliliğini% 30’a ulaştıracağını öngörüyor. Birleşik Krallık’taki Oxford Üniversitesi’nde fizikçi olan Henry Snaith, bu eşiğinde, ticari panellerine perovskitler eklemeye başlayacak ve sonunda silikonun yerini almasına yardımcı olabilecek malzemelerde daha fazla gelişme kaydedilecek.

 

Perovskitler kalan sorunlarla karşı karşıyadır. Su buharı, yüksek sıcaklık, hatta uzun süre güneşe maruz kalma, saatler içinde çözülür veya perovskitleri düşürebilir. Ancak MRS toplantısında, McAjee metilamonyum adı verilen organik bir bileşen yerine formamidinyum veya element sezyum ile yeni perovskite tarifleri için olağanüstü istikrar bildirdi. Onları nemden korumak için kapsülleştirildiğinde, bu hücreler 85 ° C sıcaklıklara ve% 85 nispi nem oranına maruz kaldıklarında bile standart bir dayanıklılık testi ile 6 hafta bozulma belirtisi göstermedi. McGehee “25 yılı aşkın bir süre boyunca ısı ve nem nedeniyle başarısız olmayacak olan paneller” diyor.

Diğerleri kayıtları ayarlamak için kullanılan küçük, ısmarlama kristaller yerine ticari boyutlu hücrelerin imalatında iyileştirmeler bildiriyor. İngiltere’de Oxford Photovoltaics (Oxford PV) baş teknoloji yetkilisi Christopher Case, Snaith tarafından başlatılan bir perovskit güneş pil şirketi, şirketin pul pul boyutlu araştırma hücrelerini 10 santimetre kare olana kadar büyüttüğünü söyledi. endüstri dayanıklılık standartlarını geçti. Geçen ay, şirket Almanya’da bir önceki fotovoltaik pilot tesisini satın aldı. Case, bir taraftan 15 santimetre büyüklüğündeki tam boyutlu ticari silikon waferların üzerine perovskite hücreleri üretmek için hazırlanıyor, diyor. Oxford PV son zamanlarda yatırımcılardan son 18 ay içinde 26 milyon £ (33 milyon $) ek kaynak sağladığını açıkladı. ve Case, şirketin hücrelerine perovskit ekleme yapmayı araştırmak için şirketin ilk 10 silikon güneş pil üreticisinin birkaçıyla ortaklık kurduğunu belirtti. Her şey iyi giderse, ilk pilot ürünlerin 2018’de görünebileceğini söylüyor.

Bu, güvenliği, ticarileştirmenin başlıca çarpıklığı olarak bırakmaktadır. En etkin perovskitler, hücreler bozulursa evlere, toprağa ya da yeraltı sularına sızabilecek tehlikeli bir nörotoksin olan aşırı çözünür bir kurşun formunu içerir. Potansiyel çözümlerin mevcut olduğunu söylüyor: Örneğin, perovskitin koruyucu kabuklara konması ya da hücrenin etrafına sülfitler eklenmesi, kaçmayı başaran kurşunları bağlayıp karantinaya alması gibi. Şimdilik, “dikkati çekmesi gereken çok araştırılmış bir alan” diyor. 

 

 

Kaliforniya Palo Alto’daki Stanford Üniversitesi’nden bir malzeme bilimcisi olan Michael McGehee (sağda), tandem bir perovskite hücresini inceliyor. 

Share

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here