Sel surya tandem perovskit / silikon di ambang ajaib efisiensi 30%
Green Tech

Sel surya tandem perovskit / silikon di ambang ajaib efisiensi 30%


Struktur skema tumpukan sel surya tandem dalam 3D. Kredit: Eike Koehnen / HZB

Tim HZB telah menerbitkan laporan di jurnal Ilmu pada perkembangan rekor dunia saat ini dengan efisiensi 29,15% untuk sel surya tandem yang terbuat dari perovskit dan silikon. Sel tandem memberikan kinerja yang stabil selama 300 jam — bahkan tanpa enkapsulasi. Untuk mencapai hal ini, kelompok yang dipimpin oleh Prof Steve Albrecht menyelidiki proses fisik pada antarmuka untuk meningkatkan pengangkutan pembawa muatan.

Sel surya yang terdiri dari dua semikonduktor dengan celah pita yang berbeda dapat mencapai efisiensi yang jauh lebih tinggi bila digunakan bersama-sama dibandingkan dengan sel sendiri-sendiri. Ini karena sel tandem menggunakan spektrum matahari dengan lebih efisien. Secara khusus, sel surya silikon konvensional terutama mengubah komponen inframerah cahaya secara efisien menjadi energi listrik, sementara senyawa perovskit tertentu dapat secara efektif memanfaatkan komponen sinar matahari yang terlihat, menjadikannya kombinasi yang kuat.

Pada awal tahun 2020, tim yang diketuai oleh Prof Steve Albrecht di HZB memecahkan rekor dunia sebelumnya untuk sel surya tandem yang terbuat dari perovskit dan silikon (28,0%, Oxford PV), menetapkan rekor dunia baru sebesar 29,15%. Dibandingkan dengan efisiensi tertinggi yang disertifikasi dan dipublikasikan secara ilmiah (26,2% di DOI: 10,1126 / science.aba3433), ini adalah langkah maju yang besar. Nilai baru tersebut telah disertifikasi di Fraunhofer ISE dan tercantum dalam bagan NREL. Sekarang, hasilnya sudah dipublikasikan di jurnal Ilmu dengan penjelasan rinci tentang proses fabrikasi dan fisika yang mendasari.

“Efisiensi 29,15% bukan hanya rekor untuk teknologi ini tetapi juga berada di puncak dari seluruh kategori Emerging PV di bagan NREL,” kata Eike Köhnen, Ph.D. siswa di tim Albrecht dan berbagi penulis pertama studi. Selain itu, sel tandem perovskit / silikon baru dicirikan oleh kinerja yang konsisten selama lebih dari 300 jam di bawah paparan udara terus menerus dan simulasi sinar matahari tanpa dilindungi oleh enkapsulasi. Tim tersebut menggunakan komposisi perovskit yang kompleks dengan celah pita 1,68 eV dan difokuskan pada pengoptimalan antarmuka media.

Dengan mitra dari Lithuania (kelompok Prof Vytautas Getautis) mereka mengembangkan lapisan perantara molekul organik yang mengatur diri mereka sendiri secara mandiri menjadi satu lapisan tunggal (SAM) rakitan sendiri. Ini terdiri dari molekul berbasis karbazol baru dengan substitusi gugus metil (Me-4PACz). SAM ini diterapkan ke elektroda dan memfasilitasi aliran pembawa muatan listrik. “Kami pertama-tama menyiapkan tempat tidur yang sempurna, jadi untuk berbicara, di mana perovskite diletakkan,” kata Amran Al-Ashouri, yang juga anggota tim Albrecht dan penulis pertama studi tersebut.

Para peneliti kemudian menggunakan berbagai metode investigasi pelengkap untuk menganalisis berbagai proses pada antarmuka antara perovskit, SAM, dan elektroda: “Secara khusus, kami mengoptimalkan apa yang disebut faktor pengisian, yang dipengaruhi oleh berapa banyak pembawa muatan yang hilang dalam perjalanan keluar dari sel teratas perovskit, “jelas Al-Ashouri. Sementara elektron mengalir ke arah sinar matahari melalui lapisan C60, “lubang” bergerak ke arah berlawanan melalui lapisan SAM menuju elektroda. “Namun, kami mengamati bahwa ekstraksi lubang jauh lebih lambat daripada ekstraksi elektron, yang membatasi faktor pengisian,” kata Al-Ashouri. Namun, lapisan SAM baru sangat mempercepat pengangkutan lubang dan dengan demikian secara bersamaan berkontribusi pada peningkatan stabilitas lapisan perovskit.

Melalui kombinasi spektroskopi fotoluminesensi, pemodelan, karakterisasi listrik, dan pengukuran konduktivitas terahertz, dimungkinkan untuk membedakan berbagai proses pada antarmuka bahan perovskit dan untuk menentukan asal kerugian yang signifikan.

Banyak mitra yang terlibat dalam proyek ini, termasuk Kaunas University of Technology / Lithuania, Universitas Potsdam, Universitas Ljubljana / Slovenia, Universitas Sheffield / Inggris, serta Physikalisch-Technische Bundesanstalt (PTB), HTW Berlin, dan Technische. Universität Berlin, tempat Albrecht memegang jabatan profesor junior. Pekerjaan pada sel perovskit dan silikon individu berlangsung di laboratorium HZB HySPRINT dan PVcomB, masing-masing. “Setiap mitra membawa keahlian khusus mereka ke dalam proyek, sehingga kami dapat mencapai terobosan ini bersama-sama,” kata Albrecht. Efisiensi maksimum yang mungkin sudah dalam jangkauan: para peneliti menganalisis dua sel secara individual dan menghitung efisiensi maksimum yang mungkin sebesar 32,4% untuk desain ini. “Kami pasti bisa mencapai lebih dari 30%,” kata Albrecht.


Rekor dunia: Efisiensi sel surya tandem silikon perovskit melonjak hingga 29,15%


Informasi lebih lanjut:
“Sel surya tandem perovskit / silikon monolitik dengan efisiensi> 29% dengan ekstraksi lubang yang ditingkatkan” Ilmu (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi… 1126 / science.abd4016

Disediakan oleh Helmholtz Association of German Research Centres

Kutipan: Sel surya tandem perovskite / silikon di ambang ajaib efisiensi 30% (2020, 10 Desember) diambil pada 10 Desember 2020 dari https://techxplore.com/news/2020-12-perovskitesilicon-tandem-solar-cells-magic. html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Lagutogel