Τα διαδοχικά ηλιακά κύτταρα χαλκογονιδίου-πυριτίου διατηρούν απόδοση 80 τοις εκατό μετά από ένα χρόνο

Ερευνητές στη Σαουδική Αραβία ισχυρίζονται ότι έχουν βελτιώσει τη σταθερότητα των ηλιακών κυψελών ασβεστίου-τιτανίτη-πυριτίου σε εξωτερικούς χώρους μέσω της κατάλληλης ενθυλάκωσης. Στο τέλος του πρώτου έτους λειτουργίας, ο συντελεστής πλήρωσης της κυψέλης παρέμεινε πάνω από το 70 τοις εκατό .

Διαδοχικά ηλιακά κύτταρα χαλκογονιδίου-πυριτίου

Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah (KAUST) στη Σαουδική Αραβία διεξήγαγαν μια ετήσια δοκιμή σε εξωτερικούς χώρους του ηλιακού κυττάρου ασβεστίου τιτανίτη-πυριτίου που αναπτύσσουν το 2020. Διαπίστωσαν ότι η συσκευή διατήρησε περισσότερο από το 80 τοις εκατό του αρχική απόδοση κατά την περίοδο δοκιμών από τον Απρίλιο του 2021 έως τον Απρίλιο του 2022.

"Δεν μιλάμε για 500 ή 1,000 ώρες σε ένα ελεγχόμενο εργαστηριακό περιβάλλον, αλλά πραγματικές μετρήσεις σε εξωτερικούς χώρους για μια παρατεταμένη περίοδο ετών." Ο ερευνητής Maxime Babics είπε στο περιοδικό Photovoltaics, σημειώνοντας ότι οι δοκιμές μόλις ξεκίνησαν. «Τώρα που η απόδοση των ηλιακών κυψελών έχει ξεπεράσει το 30%, νομίζω ότι είναι καιρός να επικεντρωθούμε στη σταθερότητα και στοχεύουμε για μια ζωή τουλάχιστον 20 ετών».

Η ομάδα περιέγραψε πρόσφατα τα ευρήματά της στο άρθρο «Ένα έτος λειτουργίας σε εξωτερικούς χώρους ενός ενιαίου ηλιακού κυττάρου chalcogenide/silicon tandem», που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Cell Reported Matter Science. Επισημαίνουν ότι η ισχυρή ενθυλάκωση είναι απαραίτητη για την ελαχιστοποίηση των αστοχιών που σχετίζονται με την ενθυλάκωση.

Αυτοί οι ερευνητές συγκόλλησαν δύο μεταλλικά σύρματα και στις δύο πλευρές του ηλιακού στοιχείου για να επεκτείνουν τις αρθρώσεις του ηλεκτροδίου. Στη συνέχεια ενθυλακώνουν τη συσκευή μεταξύ δύο στρωμάτων θερμοπλαστικής πολυουρεθάνης (TPU) και γυαλιού πριν από την πλαστικοποίηση του συγκροτήματος.

Τοποθέτησαν τα διπλά ηλιακά κύτταρα σε γωνία κλίσης 25 μοιρών στραμμένη προς το νότο. Στη συνέχεια τα δοκίμασαν στη μονάδα δοκιμών KAUST στη Σαουδική Αραβία σε παγκόσμια οριζόντια ακτινοβολία (GHI) περίπου 2240 kWh/m2.

Οι επιστήμονες είπαν, «Ο συνδυασμός υψηλής ακτινοβολίας, υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής σχετικής υγρασίας στο χώρο δοκιμών δημιούργησε ένα απαιτητικό περιβάλλον για τα ηλιακά κύτταρα τιτανίτη ασβεστίου και είναι επίσης πιο σημαντικό για τη μελέτη της εξωτερικής σκληρότητας της φωτοβολταϊκής τεχνολογίας».

Ο συντελεστής πλήρωσης της διπλής εγκατάστασης παρέμεινε πάνω από το 78 τοις εκατό για τους πρώτους τέσσερις μήνες και στη συνέχεια μειώθηκε σταδιακά σε περίπου 72 τοις εκατό από τον Αύγουστο έως τον Δεκέμβριο. Στο τέλος του πρώτου έτους λειτουργίας, αυτή η τιμή παρέμεινε πάνω από το 70 τοις εκατό .

Οι ερευνητές είπαν, «Καθώς ο παράγοντας πλήρωσης είναι η παράμετρος που είναι πιο πιθανό να πέσει σε εξωτερικές συνθήκες, τα αποτελέσματα όπως αυτό μας δίνουν μεγάλη εμπιστοσύνη στη βελτίωση της σταθερότητας της τεχνολογίας της σειράς».

Σημειώνουν ότι το κύτταρο θα εξακολουθεί να διατηρεί πάνω από το 80 τοις εκατό της αρχικής του απόδοσης μέχρι τα τέλη Απριλίου 2021.

Ο Babics είπε, "Αυτό σημαίνει ότι έχουμε κάνει ένα μεγάλο άλμα προς τα εμπρός στη σταθερότητα των εξωτερικών χώρων, αλλά είναι σαφές ότι έχουμε περιθώρια βελτίωσης. Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτή η γενιά tandem μπαταριών αναπτύχθηκε στο εργαστήριό μας στα τέλη του 2020. και μπορώ να πω με μεγάλη σιγουριά ότι η επόμενη γενιά μπαταριών tandem που αναπτύσσουμε αυτή τη στιγμή θα έχει ακόμη καλύτερη απόδοση».