בסימולציות וניסויים, חוקרים מוכיחים כי החדרת טקסטורה זעירה של ננו על גבי משטחי החומרים בתאי שמש טנדם פרובסקייט / סיליקון יכולה להגדיל משמעותית את היעילות על ידי הפחתת כמות אנרגיית האור שאובדת עקב השתקפות. עיצוב חדש בעל מרקם ננו יכול להשיג פוטנציאל יעילות של המרת הספק העולה על 29%, מה שהדמיות מציעות שניתן לשפר עוד יותר בעזרת טכניקות ייצור טובות יותר וטקסטור נוסף.
פיליפ טוקהורן מהלמהולץ-צנטרום ברלין (HZB) יציג את העבודה בקונגרס הווירטואלי המתקדם לפוטוניקה של OSA שיתקיים ב -29 ביולי.
"אנו מציגים תאים סולאריים טנדם מסוג perovskite/סיליקון שאינם תואמים לתאים הטובים ביותר המוצגים בתחום הדינמי ביותר הזה", אמר טוקהורן. הממצאים שלנו עשויים לתרום להמשך פיתוחם של תאים סולאריים טנדם יעילים במיוחד של perovskite/סיליקון ולהיות בעלי פוטנציאל להוזיל עוד יותר את עלות החשמל הסולארי. "
Perovskites הם חומרים בעלי מבנה קריסטל הדומה לזה של המינרל perovskite המתרחש באופן טבעי. חומרים מוליכים למחצה אלה הופכים את אור השמש לאנרגיה ביעילות רבה והיוו מוקד מפתח לפיתוח טכנולוגיות אנרגיה סולארית מהדור הבא. הפאנלים הסולאריים של היום עשויים בעיקר מסיליקון.
לצורך העבודה החדשה, טוקהורן, יוהנס סאטר ועמיתיו מקבוצות פרופ 'בקר ופרופ' אלברכט ב- HZB בדקו כיצד החדרת ננו -טקסטור בממשקים שונים משפיעה על ביצועי תאי השמש הטנדמיים העשויים מתא סולארית perovskite על גבי תא שמש סיליקון. הם השתמשו לראשונה בסימולציה ממוחשבת כדי לחשב את הזרם החשמלי בתאי הפרובסקיט והתת סיליקון (צפיפות זרם הצילום) כאשר שכבת הפרובסקייט הייתה שטוחה לחלוטין, ננומטורה (גבשושיות) רק בתחתית היכן שהיא פגשה את שכבת הסיליקון, או גבשושיות בשני החלקים העליונים. ותחתון. הבליטות המדומות היו בגובה של כ -300 ננומטר ובמרחק של 750 ננומטר זה מזה. בעוד שהעיצוב החד-צדדי החד-צדדי הראה שיפור ביצועים קל בלבד לעומת העיצוב השטוח בסימולציה, הארכיטקטורה במרקם מלא חושבה לקלוט הרבה יותר אור, מה שמגדיל את צפיפות הצילום ב -0.7 mA/cm2 לכל תא משנה.
כדי להמשיך ולחקור כיצד ננו טקסטורה משפיעה על ביצועי תאי השמש, החוקרים ייצרו אחר כך עיצובים שונים של תא perovskite/סיליקון טנדם: אחד עם שכבת perovskite שטוחה ואחד עם שכבת perovskite שטוחה מלמעלה וגשושית בתחתית בממשק ל- התא סולארי הסיליקון. הם קבעו כי תערובת הננו החד-צדדית כבר הגדילה את האור הנספג והזרם שנוצר בשכבת בולם הסיליקון ב -0.2-0.3 mA/cm².
"למרבה הפלא, תערובות הננו לא רק משפרות את ספיגת האור אלא גם מביאות לשיפור קל של התא הסולרי של הטנדם. אלקטרוני איכות בהשוואה להתייחסות המישורית יחד עם תנאי עיבוד סרטים טובים יותר, אמר טוקהורן.
הממצאים מצביעים על דרך מבטיחה לשיפורים נוספים, על פי חוקרי HZB. בהתבסס על תוצאות הסימולציה שלהם, החוקרים צופים שתא סולארי שבו שכבת הפרו -סקייט מונחת על ננו בחלקו העליון והתחתון, ככל הנראה יעלה את הביצועים ויגיע ליעילות המרת הספק העולה על 30%.
"פיתוח נוסף של גישה מרקמת דו-צדדית זו קיים וניתן לביצוע, אך ידרוש שיפורים בתהליך הייצור כדי להוסיף ננו-מרקם לצד העליון של שכבת הפרובסקייט", אמר טוקהורן.
