Naukowcy z Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) oraz Uniwersytetu Humboldtów w Berlinie opracowali tandemowe ogniwo słoneczne oparte na perowskitach i cienkowarstwowym materiale CIGS (miedź, ind, gal, selen), które osiągnęło rekordową sprawność na poziomie 24,6 proc. Wynik ten został niezależnie certyfikowany przez renomowany Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej (Fraunhofer ISE). To kolejny krok w kierunku bardziej efektywnej i zrównoważonej fotowoltaiki, która może znacząco wpłynąć na przyszłość energetyki odnawialnej.
Tandemowe ogniwa to już nowy standard w fotowoltaice
Tandemowe ogniwa słoneczne, w przeciwieństwie do tradycyjnych krzemowych paneli, łączą dwie różne warstwy półprzewodnikowe, które wzajemnie się uzupełniają, maksymalizując pochłanianie energii słonecznej. W nowym rekordowym ogniwie dolna warstwa wykonana jest z materiału CIGS, natomiast górna z perowskitu. Ich połączenie pozwala efektywniej konwertować światło słoneczne na energię elektryczną, jednocześnie zmniejszając zużycie surowców i energii potrzebnej do produkcji paneli.
Czytaj też: Rekordowe ogniwa perowskitowe! JinkoSolar przekracza granice technologii solarnej
Warto wspomnieć, że CIGS to cienkowarstwowy materiał półprzewodnikowy, który jest już stosowany w alternatywnych rozwiązaniach fotowoltaicznych. Jego największą zaletą jest możliwość nanoszenia na elastyczne powierzchnie, co rozszerza potencjalne zastosowania – od dachów budynków po mobilne źródła energii. Perowskity to z kolei “dobrze znane”, ale wciąż uznawane za innowacyjne materiały o wyjątkowych właściwościach optoelektronicznych, które umożliwiają lepsze pochłanianie światła widzialnego.
Sukces nowego ogniwa to efekt precyzyjnej optymalizacji warstw kontaktowych pomiędzy warstwą perowskitową a dolną warstwą CIGS. Górna warstwa perowskitowa została opracowana w laboratoriach HZB i Uniwersytecie Humboldtów, natomiast dolne ogniwo CIGS oraz warstwy kontaktowe przygotował badacz Guillermo Farias Basulto z HZB. Proces ten wymagał zastosowania zaawansowanej technologii osadzania cienkich warstw w próżni, co umożliwiło uzyskanie wyjątkowej jakości połączeń między poszczególnymi warstwami.
Zdaniem prof. Rutgera Schlatmanna, rzecznika działu energii słonecznej w HZB, uzyskany wynik to efekt ścisłej współpracy i synergii zespołów badawczych:
W HZB dysponujemy wysoko wyspecjalizowanymi laboratoriami i ekspertami, którzy należą do najlepszych w swoich dziedzinach. Dzięki temu mogliśmy po raz kolejny pokazać, jak owocna może być współpraca naukowców dążących do wspólnego celu.
To nie pierwszy rekord badaczy z HZB – instytut już kilkukrotnie ustanawiał przełomowe wyniki w dziedzinie tandemowych ogniw słonecznych. Poprzednie osiągnięcia dotyczyły m.in. tandemowych ogniw krzemowo-perowskitowych, które również otwierają nowe perspektywy dla energetyki odnawialnej. Jednak naukowcy nie zamierzają osiąść na laurach. Zdaniem prof. Schlatmanna, tandemowe ogniwa CIGS-perowskit mają potencjał do osiągnięcia sprawności przekraczającej 30 proc. Oznaczałoby to rewolucję w technologii fotowoltaicznej i możliwość jeszcze większej efektywności w produkcji energii słonecznej.