24,9 τοις εκατό! Αποτελεσματικότητα ρεκόρ των νέων συσσωρευμένων κυττάρων τιτανικού ασβεστίου-CIS

Ερευνητές στο Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης (KIT) στη Γερμανία ανέπτυξαν ένα πολυστρωματικό ηλιακό στοιχείο με βάση το χαλκογονίδιο καθώς και τα λεπτά φιλμ χαλκού/ινδίου/σεληνίου (CIS).

Η κυψέλη περιγράφεται ως η πρώτη φωτοβολταϊκή κυψέλη του είδους της που επιτυγχάνει απόδοση κοντά στο 25%. Το νέο φωτοβολταϊκό στοιχείο έχει ειδική απόδοση 23,5 τοις εκατό και μέγιστη απόδοση 24,9 τοις εκατό .

Η απόδοση έχει επαληθευτεί από το Fraunhofer ISE (Institute Fraunhofer for Solar Energy Systems).

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν CIS με διάκενο ζώνης περίπου 1,03 eV και μικρή ποσότητα γαλλίου, καθώς και τρι-κατιονικό χαλκογονίδιο με διάκενο ζώνης περίπου 1,59 eV, χρησιμοποιώντας μια αντιανακλαστική επίστρωση (ARC) για την ενίσχυση του φωτός σύζευξης και αυξήστε το γενικό φωτορεύμα. Η κυψέλη έχει απόδοση μετατροπής ισχύος 24,9 τοις εκατό, τάση ανοιχτού κυκλώματος 1,57 V, ρεύμα βραχυκυκλώματος 21,1 mA και διακύμανση πλήρωσης 75,2 τοις εκατό. Οι επάνω και κάτω κυψέλες έχουν ντοπαρισμένο φωτορεύμα 20,4 mA και 20,7 mA αντίστοιχα.

Τον Σεπτέμβριο του 2020, η νέα στοιβαγμένη κυψέλη Calcium Titanite CIGS από το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας πέτυχε παγκόσμιο ρεκόρ απόδοσης 24,16 τοις εκατό, η οποία πιστοποιήθηκε επίσημα από το εργαστήριο CalLab του Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE).

Οι στοιβαγμένες κυψέλες συνδυάζουν δύο διαφορετικούς ημιαγωγούς που μετατρέπουν διαφορετικά μέρη του φάσματος σε ηλεκτρική ενέργεια.

Τα φωτοβολταϊκά στοιχεία που αποτελούνται από χαλκό, ίνδιο, γάλλιο και σελήνιο μπορούν να εναποτεθούν ως λεπτές μεμβράνες συνολικού πάχους μόλις {0}} μικρομέτρων. Το στρώμα χαλκογονιδίου είναι ακόμη πιο λεπτό, μόλις 0,5 microns. Έτσι, νέα πλαστικοποιημένα ηλιακά κύτταρα κατασκευασμένα από CIGS και χαλκογονίδιο έχουν πάχος πολύ κάτω από 5 μικρά και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την παραγωγή εύκαμπτων ηλιακών μονάδων.