Perovskite solarne ćelije koje je dizajnirao tim naučnika sa Nacionalnog univerziteta u Singapuru (NUS) postigle su svetski rekord efikasnosti od 24,35% sa aktivnom površinom od 1 cm 2 . Ovo dostignuće otvara put jeftinijim, efikasnijim i izdržljivijim solarnim ćelijama.
Da bi se olakšala dosledna poređenja i benchmarking različitih tehnologija solarnih ćelija, fotonaponska (PV) zajednica koristi standardnu veličinu od najmanje 1 cm 2 da bi prijavila efikasnost solarnih ćelija sa jednim suncem u „tabelama efikasnosti solarnih ćelija“. Pre rekordnog podviga NUS tima, najbolja solarna ćelija od 1 cm 2 perovskita zabeležila je efikasnost konverzije energije od 23,7%. Ovo revolucionarno dostignuće u maksimiziranju proizvodnje energije iz obnovljivih izvora energije sledeće generacije biće ključno za obezbeđivanje svetske energetske budućnosti.
Perovskiti su klasa materijala koji pokazuju visoku efikasnost apsorpcije svetlosti i lakoću izrade, što ih čini obećavajućim za aplikacije solarnih ćelija. U protekloj deceniji, tehnologija solarnih ćelija perovskita je postigla nekoliko otkrića, a tehnologija nastavlja da se razvija.
„Da bismo odgovorili na ovaj izazov, preduzeli smo posvećen napor da razvijemo inovativne i skalabilne tehnologije koje imaju za cilj da poboljšaju efikasnost solarnih ćelija od 1 cm 2 perovskita. Naš cilj je bio da premostimo jaz u efikasnosti i otključamo puni potencijal uređaja većih dimenzija“, rekao je docent Hou Ji, vođa istraživačkog tima NUS-a koji se sastoji od naučnika sa Odseka za hemijsko i biomolekularno inženjerstvo pri NUS koledžu za dizajn i inženjering, kao i Instituta za istraživanje solarne energije u Singapuru (SERIS), istraživačkog instituta na univerzitetskom nivou u NUS-u.
On je dodao: „Na osnovu više od 14 godina razvoja perovskitnih solarnih ćelija, ovaj rad predstavlja prvi primer perovskitnih solarnih ćelija sa invertiranom strukturom koja prevazilazi normalne strukturirane perovskitne solarne ćelije sa aktivnom površinom od 1 cm 2, a to je uglavnom pripisuje se inovativnom materijalu za transport naelektrisanja ugrađenom u naše solarne ćelije od perovskita.S obzirom da solarne ćelije invertne strukture perovskita uvek nude odličnu stabilnost i skalabilnost, postizanje veće efikasnosti nego kod normalno strukturiranih perovskitnih ćelija predstavlja značajnu prekretnicu u komercijalizaciji ove najsavremenije tehnologije .“
Ovo značajno dostignuće docenta Hou Jia i njegovog tima uključeno je u „Tabele efikasnosti solarnih ćelija (verzija 62)“ objavljene u časopisu Progress in Photovoltaics 21. juna 2023. Ove konsolidovane tabele pokazuju opsežnu listu najviših nezavisno potvrđenih efikasnosti za solarne ćelije i module.
Rekordno dostignuće je postignuto uspešnim ugrađivanjem novog materijala interfejsa u perovskitne solarne ćelije.
„Uvođenje ovog novog materijala interfejsa donosi niz korisnih atributa, uključujući odlična optička, električna i hemijska svojstva. Ova svojstva rade sinergistički kako bi poboljšali efikasnost i dugovečnost solarnih ćelija od perovskita, utirući put za značajna poboljšanja njihovih performanse i izdržljivost“, objasnio je član tima dr Li Jia, postdoktorski istraživač u SERIS-u.
Obećavajući rezultati koje je izvestio NUS tim označavaju ključnu prekretnicu u unapređenju komercijalizacije jeftine, efikasne, stabilne perovskitne tehnologije solarnih ćelija. „Naši nalazi postavljaju teren za ubrzanu komercijalizaciju i integraciju solarnih ćelija u različite energetske sisteme. Uzbuđeni smo izgledima našeg pronalaska koji predstavlja veliki doprinos budućnosti održive i obnovljive energije“, rekao je član tima g. Vang Ksi , doktorand NUS-a.
Nadovezujući se na ovaj uzbudljiv razvoj, Hou i njegov tim imaju za cilj da još više pomere granice tehnologije solarnih ćelija perovskita.
Još jedna ključna oblast fokusa je poboljšanje stabilnosti perovskitnih solarnih ćelija, pošto su perovskitni materijali osetljivi na vlagu i mogu se vremenom degradirati. Hou je prokomentarisao: „Razvijamo prilagođenu metodologiju ubrzanog starenja kako bismo ovu tehnologiju preneli iz laboratorije u fabriku. Jedan od naših sledećih ciljeva je da isporučimo perovskitne solarne ćelije sa 25 godina operativne stabilnosti.“
Tim takođe radi na povećanju solarnih ćelija na module širenjem dimenzija perovskitnih solarnih ćelija i demonstriranjem njihove održivosti i efikasnosti u većem obimu.
„Uvidi dobijeni iz naše trenutne studije poslužiće kao putokaz za razvoj stabilnih, i na kraju, komercijalno održivih perovskitnih solarnih ćelija koje mogu poslužiti kao održiva energetska rešenja koja će pomoći u smanjenju našeg oslanjanja na fosilna goriva“, dodao je Hou.
