Univerzitet u Upsali je novi svetski rekorder u proizvodnji električne energije iz solarnih ćelija bakar indijum galijum selenida (CIGS). Novi svetski rekord je efikasnost od 23,64%. Merenje je izvršio nezavisni institut, a rezultati su objavljeni u Nature Energy.
Rekord je rezultat saradnje između kompanije First Solar European Technologi Center (ranije poznatog kao Evolar) i istraživača solarnih ćelija na Univerzitetu Upsala.
„Merenja koja smo sami napravili za ovu solarnu ćeliju i druge solarne ćelije koje su nedavno proizvedene su unutar granice greške za nezavisno merenje. To merenje će se takođe koristiti za internu kalibraciju naših sopstvenih metoda merenja“, kaže Marika Edoff, Profesor tehnologije solarnih ćelija na Univerzitetu Upsala, koji je odgovoran za studiju.
Prethodni svetski rekord bio je 23,35% (Solar Frontier, Japan), a prethodilo mu je 22,9% (ZSV, Nemačka). Univerzitet Upsala je ranije držao rekord, prvi put 1990-ih u istraživačkoj saradnji Euro-CIS.
„Neko vreme smo držali i rekord za serijski povezan prototip. Iako je prošlo dosta vremena od kada smo držali rekord u ćelijama, često smo bili odmah iza najboljih rezultata, i naravno, postoji mnogo relevantnih aspekte koje treba razmotriti, kao što je potencijal za proširenje na proces velikih razmera, gde smo uvek bili na čelu“, kaže Edoff.
Solarne ćelije se brzo povećavaju širom sveta, a solarna energija je činila nešto više od 6% električne energije širom sveta 2022. godine, prema Međunarodnoj agenciji za energiju (IEA). Najbolji solarni moduli napravljeni od kristalnog silicijuma, koji je najčešće korišćeni materijal u solarnim ćelijama, trenutno pretvaraju više od 22% sunčeve svetlosti u električnu energiju, a moderne solarne ćelije su jeftine i dugoročno stabilne.
Jedan od ciljeva istraživanja solarnih ćelija je postizanje više od 30% efikasnosti uz razumne troškove proizvodnje. Fokus je vrlo često na tandem solarnim ćelijama kao efikasnijim, ali do sada su bile preskupe za upotrebu u velikim razmerama.
Svetski rekord od 23,64% izmerio je nezavisni institut Fraunhofer ISE u Nemačkoj. Naučni rad predstavlja temeljnu materijalnu i električnu analizu solarne ćelije kao i poređenje sa prethodnim zapisima za istu vrstu solarne ćelije iz drugih istraživačkih institucija.
Najvažnija svojstva solarne ćelije su sposobnost apsorpcije svetlosti i sposobnost prenosa energije do električnog opterećenja. Da bi ovo uspelo, materijal mora biti u stanju da apsorbuje optimalan deo sunčeve svetlosti, izbegavajući trošenje ove energije pretvarajući je u toplotu unutar solarne ćelije.
CIGS solarne ćelije se sastoje od staklenog lima napravljenog od normalnog prozorskog stakla koji je obložen sa nekoliko različitih slojeva, od kojih svaki ima specifičan zadatak. Materijal koji apsorbuje sunčevu svetlost sastoji se od bakra, indijuma, galijuma i selenida (otuda akronim CIGS), sa dodatkom srebra i natrijuma.
Ovaj sloj se postavlja u stvarnu solarnu ćeliju između zadnjeg kontakta metalnog molibdena i providnog prednjeg kontakta. Da bi solarna ćelija bila što efikasnija u odvajanju elektrona, CIGS sloj je tretiran rubidijum fluoridom. Balans između dva alkalna metala, natrijuma i rubidijuma, i sastav CIGS sloja su ključni za efikasnost konverzije, odnosno udeo kompletnog solarnog spektra koji se pretvara u električnu energiju u solarnoj ćeliji.
