Żvilupp notevoli fit-teknoloġija fotovoltajka ġie ddikjarat minn tim ta 'riċerkaturi mmexxija mill-Università ta' Nanjing, u li kkoopera mal-produttur taċ-ċelloli solari Renshine Solar, peress li ħolqu modulu solari perovskite b'erja ta '810 cm² u l-effiċjenza tal-konverżjoni tal-enerġija solari f'elettriku ta' 24.0%. Dan ir-riżultat ġie vverifikat minn TÜV SÜD, u huwa rekord dinji fil-ħolqien ta 'moduli ta' perovskites ta 'aktar minn 800 cm² ta' erja. Is-sejbiet ġew ippubblikati fil-ġurnal "Natura."
Lil hinn mil-Laboratorju: L-Isfida tal-Iskala
Iċ-ċelloli solari tal-Perovskite ilhom jgħammxu lir-riċerkaturi bil-kisbiet rapidi tagħhom fl-effiċjenza-minn 3.8% biss fl-2009 għal aktar minn 25% f'apparati fuq skala-tal-laboratorju llum. Iżda t-triq minn ċellula żgħira tal-laboratorju għal modulu kbir kummerċjalment vijabbli kienet mimlija ostakli. Hekk kif l-apparati jiżdiedu, id-difetti jimmultiplikaw, il-kisi jsir irregolari, u l-effiċjenza tonqos. Dan il-"vojt fl-iskala" kien l-akbar ostaklu uniku għall-kummerċjalizzazzjoni tal-perovskite.
It-tim mill-Università ta 'Nanjing fl-aħħar kopra din id-distanza b'suċċess. Il-modulu tagħhom, li jkejjel 810 cm²; simili għal folja komuni tal-karta, ipproduċiet effiċjenza rekord ta '24.2% għall-modulu ttestjat taħt kundizzjonijiet tal-laboratorju, filwaqt li ċ-ċertifikazzjoni indipendenti kkonfermat effiċjenza ta' 24.0%. Il-modulu kien qed juri wkoll vultaġġ ta' ċirkwit miftuħ ta' 53.46 V, kurrent ta' ċirkwit qasir ta' 0.436 A u fattur ta' mili ta' 83.40%. Filwaqt li l-intraċċar tal-punt tal-qawwa massima qed jaħdem, l-output tal-modulu huwa stabbli fil-livell ta '19.4 W.
Saħansitra aktar impressjonanti, it-tim iffabbrika 150 modulu b'erja totali ta '0.72 m²-prodott fuq skala ta' metru-veru-li kiseb output ta 'enerġija medja ta' 144 W. Iċ-champion fost dawn laħaq effiċjenza ċċertifikata ta '22.0% u output ta' 158.4 W ta 'skala rekord ta' effiċjenza ta' metru -
L-Aħseb Tekniku: Naħsbu mill-ġdid tal-Passivazzjoni tal-wiċċ
X'għamel din il-kisba possibbli? It-tweġiba tinsab f'ħsieb mill-ġdid għaqli tal-passivazzjoni tal-wiċċ-il-proċess tat-trattament tad-difetti fil-konfini tas-saff tal-perovskite li jaqbdu l-ġarriera tal-iċċarġjar u jaċċelleraw ir-rikombinazzjoni, filwaqt li jbaxxu l-vultaġġ u l-kurrent li apparat jista 'jiġbed mid-dawl tax-xemx.
Il-passivazzjoni konvenzjonali tiddependi fuq alidi tal-ammonju (AHPs), li jaħdmu tajjeb fil-laboratorju iżda jsiru problematiċi fuq skala. Meta kkombinati ma' kisi ta' slot-die-il-metodu ta' depożitu kontinwu użat għall-manifattura ta'-erja kbira-AHPs għandhom it-tendenza li jqassmu b'mod irregolari, u jħallu xi reġjuni over-trattati u oħrajn taħt-passivati. Huma wkoll sensittivi għall-umdità, tipikament iġġiegħel lill-manifatturi jipproċessaw moduli tal-iskala tal-meter-f'atmosferi inerti, u jżidu l-kumplessità u l-ispiża tat-tagħmir.
It-tim Ċiniż ħa approċċ fundamentalment differenti. Minflok ma sserraħ fuq il-passivatur biex jikkumpensa għal wiċċ mhux favorevoli, ħadmu l-kimika tal-wiċċ tal-film perovskite.qabelpassivatingha. Bl-użu ta 'sistema ta' solvent bi pressjoni għolja tal-fwar ta 'saturazzjoni, huma kkontrollaw il-kristallizzazzjoni tal-film biex jipproduċu wiċċ arrikkit b'mod naturali f'jodur tal-formamidinium (FAI). Imbagħad ittrattaw dak il-wiċċ imfassal apposta b'dioleate taċ-ċomb-karbossilat taċ-ċomb kimikament stabbli (LCP)-minflok alidi tal-ammonju konvenzjonali.
Is-sejbiet kienu rivoluzzjonarji. L-ispettroskopija tal-fotoelettroni tar-raġġi X wriet il-preżenza ta 'rabtiet kimiċi bejn l-LCP u l-wiċċ rikka tal-FAI-, filwaqt li l-analiżi tal-fotoluminixxenza wriet li l-ħajja tat-trasportatur żdiedet minn 264 nanosekondi għal 706 nanosekondi, li jfisser li l-insib tal-ġarrier naqas b'mod konsiderevoli u l-kwalità tal-passivazzjoni tjiebet b'mod sinifikanti. B'kuntrast mal-films ittrattati minn AHP, li wrew depożizzjonijiet irregolari u difetti fuq skala makro, it-trattament LCP irriżulta f'films idrofobiċi kontinwi kkaratterizzati minn reżistenza mtejba għall-umdità, is-sħana u r-radjazzjoni UV.
Durabilità: Il-Biċċa Nieqsa tal-Puzzle
L-effiċjenza hija biss nofs l-istorja. Biex kwalunkwe teknoloġija fotovoltajka tirnexxi kummerċjalment, trid tissaporti għexieren ta' snin ta' temp fid-dinja reali-. Hawnhekk, l-approċċ LCP ta riżultati ugwalment impressjonanti.
F'testijiet standard tal-Kummissjoni Elettroteknika Internazzjonali (IEC), moduli ttrattati LCP-urew reżiljenza notevoli. Wara 1,300 siegħa ta' espożizzjoni għas-sħana umda-, il-moduli LCP tilfu biss 2% tal-effiċjenza inizjali tagħhom-imqabbla ma' 39% għall-moduli ttrattati AHP-. Wara 300 ċiklu termali, id-degradazzjoni kienet negliġibbli. Wara 2,200 siegħa ta 'traċċar tal-punt tal-qawwa massima, il-moduli żammew 96% tal-effiċjenza inizjali tagħhom. Huma żammew ukoll 95% tal-prestazzjoni inizjali wara x-xjuħija UV. Il-moduli kollha LCP-modifikati għaddew mill-suite sħiħ tat-test tal-affidabilità IEC 61215-l-istandard internazzjonali użat biex jikkwalifika d-durabilità tal-moduli fotovoltajċi terrestri. Il-monitoraġġ fuq il-post wera li l-produzzjoni speċifika tal-enerġija tagħhom qabżet dik tal-moduli tas-silikon TOPCon.
Għaliex Dan Jgħodd għall-Industrija Solari
Dan l-avvanz għandu implikazzjonijiet profondi għall-industrija solari globali.
L-ewwel, juri li l-fotovoltajċi tal-perovskite jistgħu jiġu manifatturati bl-użu tal-ipproċessar tal-arja ambjentali-aktar milli jeħtieġu ambjenti inerti kkontrollati b'mod rigoruż. Dan ineħħi ostaklu kbir għall-ispiża għall-produzzjoni fuq skala-industrijali.
It-tieni, l-approċċ jindirizza l-passivazzjoni-versus-kompromess tal-konduttività-li ilu llimita l-benefiċċju ta' saffi ta' trattament li jimblukkaw purament difett-. Kemm billi trażżan id-difetti elettroniċi kif ukoll billi ttejjeb it-trasport tal-ġarrier madwar l-interface, l-istrateġija LCP tikseb dak li ħafna ħasbu impossibbli: prestazzjoni aħjar fuq skala akbar.
It-tielet, u forsi l-aktar sinifikanti, is-suċċess tat-tim fuq metru-skala-b'150 modulu prodotti u ttestjati-jipprova li t-teknoloġija tista' tiġi tradotta minn ċelloli ta' riċerka f'arkitetturi-relevanti tal-manifattura. Kif innutaw ir-riċerkaturi, ir-riżultati tagħhom juru strateġija ta' manifattura li tgħaqqad kimika tal-wiċċ maħduma apposta ma' passivatur stabbli u ambjentali-kompatibbli-approċċ li jista' jgħin biex jingħalaq id-distakk bejn ċelloli tal-perovskite tal-laboratorju ottimizzati ħafna u moduli magħmulin b'kisi kontinwu, fuq skala industrijali-.
It-Triq Ahead
It-tragward ta' effiċjenza ta' 24% għal-moduli ta' perovskite ta' żona kbira mhuwiex punt ta' tmiem-huwa punt ta' direzzjoni. L-osservaturi tal-industrija jinnotaw li b'raffinament kontinwu, moduli kummerċjali ta' 2–3 m² li jiksbu effiċjenza ta' 26% jistgħu jintlaħqu. Sadanittant, it-tandem perovskite-silikon u l--arkitetturi tandem tal-perovskite kollha jkomplu jimbuttaw il-konfini, b'xi konfigurazzjonijiet diġà jaqbżu 26% effiċjenza fuq skali iżgħar.
Dak li wriet il-kollaborazzjoni Renshine Solar tal-Università ta' Nanjing-huwa li l-fotovoltajċi tal-perovskite m'għadhomx biss kurżità tal-laboratorju. Qed isiru realtà manifatturata, durabbli, u dejjem aktar effiċjenti. Hekk kif id-dinja tiġri biex tiddekarbonizza s-sistemi tal-enerġija tagħha, dan l-avvanz joffri tfakkira qawwija li l-ġenerazzjoni li jmiss tat-teknoloġija solari mhix għexieren ta' snin 'il bogħod-hija qed tinbena bħalissa, rekord wieħed kull darba.
