חסימת אלקטרונים מאפשרת תאים סולאריים ביעילות של 18.5 אחוזים
May 05, 2022
מדענים גרמנים ושוויצרים פיתחו במשותף תא סולארי פרוסקיט באמצעות אלקטרודות פחמן שיעילותו מגיעה עד 18.5 אחוזים ושומרת על 82 אחוז לאחר 500 שעות של אור רציף. למרות שהיעילות של תא זה מפגרת הרבה מאחורי התקנים סולאריים אחרים של פרוסקיט, הוא מיוצר תוך שימוש בתהליך בטמפרטורה נמוכה לאורך כל הדרך, מה שמאפשר להגיע לייצור בעלות נמוכה ובקנה מידה גדול, מה שהופך את הגישה הזו לראויה לחקירה נוספת.
במאמר שפורסם לאחרונה, מדענים בראשות מכון פראונהופר למערכות אנרגיה סולארית אמרו: "אלקטרודות מגע מתכת [הנפוצות כיום] מאיצות את השפלה של תאים סולאריים פרוסקיט עקב דיפוזיה של זיהומי מתכת על פני השטח. החלפת מגעי מתכת בחומר כימי. אלקטרודות פחמן-גרפיט אינרטיות וחזקות בתאים סולריים פרוסקיט - כלומר, תאים סולריים פרוסקיט מבוססי פחמן (C-PSCs) - יכולות לפתור בעיה זו באופן יסודי. יש לה יכולות טיפול בלחץ סביבתי המבוססות על טכנולוגיית הדפסה בוגרת תעשייתית, כך שזה די מבטיח למסחור".
הם המשיכו והסבירו כי בעיה נוספת התרחשה בתאי C-PSC, וכתוצאה מכך אובדן ביצועים בממשק של אלקטרודת הפחמן עם שכבת הפרובסקיט. כדי להתגבר על בעיה זו, מכון פראונהופר למערכות אנרגיה סולארית ISE, בשיתוף עם מדענים מהמכון השוויצרי הפדרלי לטכנולוגיה לוזאן (EPFL), פיתח שכבת מחסום שניתן למקם בין השניים.
הם הפקידו מבנה פרוסקיט נוסף על השכבה הפעילה של הסוללה והשתמשו בטכניקות הדמיה שונות כדי לקבוע שהשכבה הנוספת הזו יכולה לעצור את תנועת האלקטרונים בכיוון ה"שגוי" ולשפר את ביצועי הסוללה.
הם מסבירים גישה זו ב"שימוש בפרוסקיטים דו-ממדיים כשכבות חוסמות אלקטרונים ביעילות גבוהה (18.5 אחוז) תאי שמש פרוסקיט באמצעות אלקטרודות פחמן ניתנות להדפסה בטמפרטורה נמוכה" שפורסם לאחרונה ב-Advanced Energy Materials. כפי שהכותרת מרמזת, הצוות יצר תא עם יעילות גבוהה של 18.5 אחוז ושמר על יעילות של 82 אחוז לאחר 500 שעות של חשיפה לאור השמש. מכשיר הבקרה ללא המחסום השיג יעילות ראשונית של 15.7 אחוז, אך איבד 63 אחוז מיעילותו לאחר 200 שעות תאורה.
"אנו מאמינים שהשימוש בפרוסקיטים דו-ממדיים כשכבות חוסמות אלקטרונים (EBLs) יכול לעזור לסלול את הדרך לפרקטיקה עתידית יעילה ויציבה לטווח ארוך של פיתוח C-PSCs מודפסים לחלוטין", סיכם הצוות.
