• Usuwanie defektów w fotowoltaice perowskitowej za pomocą ekranowania dielektrycznego
    26.05.2021

    Usuwanie defektów w fotowoltaice perowskitowej za pomocą ekranowania dielektrycznego

Ogniwa słoneczne są jedną z najbardziej obiecujących opcji pozyskiwania dużych ilości energii (na poziomie globalnym) za pomocą odnawialnych źródeł energii. Istnieje wiele rodzajów ogniw słonecznych (zwanych inaczej fotowoltaicznymi), które wykorzystują różne materiały, a wszystkie z nich mają różną sprawność przetwarzania energii (PCE) i są odpowiednie dla różnych środowisk. Sprawność wszystkich typów ogniw słonecznych wzrasta z roku na rok, a teraz zaczynamy widzieć ogniwa słoneczne wprowadzane na masową skalę.

Biorąc pod uwagę zapotrzebowanie na energię odnawialną w nowoczesnym, bardziej ekologicznym społeczeństwie, naukowcy wciąż próbują zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, tak abyśmy mogli uzyskać więcej energii z jednego obszaru w dużych farmach słonecznych lub zmniejszyć liczbę ogniw słonecznych na danym obszarze (poprzez poprawę wydajności każdego urządzenia, tak aby mniejsza liczba ogniw mogła zebrać tyle samo energii co obecnie). Jednym z najbardziej obiecujących kandydatów z punktu widzenia PCE są perowskitowe ogniwa słoneczne.

Fotowoltaika perowskitowa

Całkowicie nieorganiczne ogniwa słoneczne, w których półprzewodzące złącze odpowiedzialne za przekształcanie światła słonecznego w prąd elektryczny jest materiałem nieorganicznym, mają wyższą sprawność niż inne materiały, ale są mniej elastyczne, więc są używane tylko w bardziej tradycyjnych warunkach (tj. nie na ścianach, jak organiczne ogniwa słoneczne). Perowskity są jednym z takich przykładów, i to bardzo wydajnym.

Materiały perowskitowe mogą absorbować światło o długości fali z całego spektrum elektromagnetycznego. Oprócz tego posiadają one również duże odległości między nośnikami ładunku, możliwość łatwego dostrajania, a aktywne nośniki ładunku charakteryzują się szybką separacją ładunku. Ta kombinacja właściwości jest odpowiedzialna za ich wysokie PCE, a także za duże zainteresowanie nimi w urządzeniach fotowoltaicznych.

Usuwanie defektów w fotowoltaice

Pomimo wysokich współczynników PCE i doskonałych właściwości absorpcji długości fali, obecna sprawność ogniw fotowoltaicznych jest wciąż niższa od teoretycznej granicy, którą określa teoria Shockleya-Queissera, obliczająca potencjalną teoretyczną sprawność ogniwa słonecznego, gdzie jedynym mechanizmem strat jest rekombinacja radiacyjna w ogniwie słonecznym. Zatem, aby zbliżyć się do teoretycznego limitu, należy ograniczyć straty nieradiacyjne.

Ogniwa perowskitowe

Uważa się, że PCE różnych perowskitowych ogniw słonecznych może zbliżyć się do teoretycznej granicy w najbliższej przyszłości, jeśli naukowcy będą w stanie zidentyfikować i usunąć defekty ze złącza poprzez lepsze zrozumienie mechanizmów wychwytywania elektronów i dziur przez defekty. Znajomość tych parametrów umożliwi producentom ogniw słonecznych (oraz naukowcom zajmującym się badaniami podstawowymi) opracowanie skutecznych strategii tłumienia niepożądanych ścieżek utraty energii w złączu ogniwa słonecznego.

Wydajność w ogniwach słonecznych

Defekty w ogniwach słonecznych są szkodliwe dla wydajności urządzenia (tak jak w prawie każdym innym zastosowaniu). Obecność defektów w nieorganicznej siatce złącza może zwiększać rozpraszanie nośników ładunku podczas procesu transportu, co prowadzi do zmiany energii fononów i zmiany siły sprzężenia elektronowo-fonowego. W perowskitowych ogniwach słonecznych udowodniono już, że defekty są przyczyną migracji jonów i niestabilności urządzeń, więc ich usunięcie powinno przyczynić się do poprawy ich długoterminowej użyteczności.


Fotowoltaika GrudziądzFotowoltaika KwidzynFotowoltaika BydgoszczFotowoltaika Toruń • Fotowoltaika Świecie • Fotowoltaika Brodnica


Copyright © 2021 Lumifil Innovations Sp. z o.o.

Wdrożenie: Studio113