Austraalia Sydney ülikooli nanoteaduste õppetooli John Hooke'i professor Anita Ho{0}}Baillie juhitud teadlaste meeskond püstitas uue päikesetehnoloogia rekordi maailma suurima kolmekordse-ühenduskohaga perovskiit-perovskiit-räni tandempäikesepatarei osas.
Nende 16 cm2triple-siirdeelemendil on püsioleku-võimsuse muundamise efektiivsus 23,3% (sõltumatult sertifitseeritud), mis on kõrgeim teatatud suure-pindalaga seadme kohta. Tema meeskond lõi ka 1 cm227,06% efektiivsusega element, mis kehtestas uued termilise stabiilsuse standardid (vt videot).
Tõhususe suurendamise tõukejõud on "suurem ruumi võimsuse muundamise tõhususe saavutamiseks,{0}}kuna kolmikristmiku teoreetiline efektiivsuspiir on ~51%, samas kui topeltristmiku puhul on see umbes 45%," ütleb Ho{3}}Baillie, kes on samuti seotud Sydney ülikooli Net Zero Institute'iga. "Üks ristmik on 33%, kui päikesepatarei ribalaiust ei piirata, räni puhul aga ainult 30%.
Mitmeühendusega tandem-päikesepatareid hõlmavad erineva ribalaiusega päikesepatareid, mis on -kõrgeima päikesepoolsel-poolsel küljel-, et võimaldada igal elemendil muuta päikesespektri osad tõhusamalt elektrienergiaks ning minimeerida alam-ribavahe ja termilise kaod.
„Näiteks kahe-ühenduselemendiga elemendis muundab ülemine laia-ribavahega ristmik suurema footonienergia elektrienergiaks ja teeb seda tõhusamalt kui kitsam ribalaiusega ristmik,-mis vähendab termilise kadu,“ selgitab Ho-Baillie. "Madalama-energia footon läbib ülemist laia-ribaühendust ja elektrienergia muundamiseks neeldub kitsama ribalaiusega alumine ristmik. Kui alumist ristmikku seal poleks, põhjustavad sellised madalama-energiaga footonid alam-riba mitteabsorptsiooni kadu."
Optilised kujundused
Kaasatud optiliste kujunduste illustreerimiseks on meeskonna kaks parimat perovskiitühendust elektriliselt ühendatud kulla nanoosakeste kaudu. "Kasutasime optilist modelleerimist, et simuleerida nanoosakeste katvuse mõju optilisele kadudele, ja elektrilist modelleerimist, et simuleerida nanoosakese tekitatud oomilist kontakti," selgitab Ho{1}}Baillie. "Tasakaal saavutatakse siis, kui olemas on piisav arv nanoosakesi minimaalse optilise kadu jaoks, ilma et see kahjustaks elektrilist jõudlust."
Ho-Baillie meeskond parandas ka laia ribalaiusega (1,91-eV) perovskiitühenduse stabiilsust ja jõudlust, "asendades rubiidiumi perovskiidis vähemstabiilse metüülammooniumiga ja asendades piperasiiniumdikloriidi (PDCI) vähemstabiilse liitiumi pinna passiveeriva kihiga", ütleb ta.
Ho{0}}Baillie järjekindlus üliõhukese kulla visualiseerimisel tasus end ära. "Klastrite moodustamiseks peab olema kriitiline kogus kulda, et neist saaks kõigepealt poolpidev film," ütleb ta. "Rohkem kulda võimaldab pideval kile kasvada. "Klastri" kriitilisest kogusest madalamal on kuld nanoosakeste kujul. Meie avastused teeb huvitavaks see, et kahe ristmiku ühendamiseks pole vaja -pidevaid või mittepidevaid kilesid. Nanoosakesed on küll isoleeritud, kuid on piisavad oomiliseks kontaktiks transpordiühenduse vaheliseks optilise kadu minimeerimiseks."
Mida see efektiivsusrekord valdkonna jaoks tähendab? "Meie esitlus annab ülevaate materjalide olulistest omadustest, et tõhusust tulevikus parandada," ütleb Ho{0}}Baillie. "Kaoanalüüs annab ka soovitusi edaspidiseks tõhususe parandamiseks-nii väikese- kui ka suure-alaga seadmete jaoks. Järgmiseks: 30% kolmekordne ristmik, mis liigub 40% poole."
Meeskonna töös osalesid partnerid Hiinast, Saksamaalt ja Sloveeniast ning toetust said Austraalia Taastuvenergia Agentuur ja Austraalia Teadusnõukogu.
