Ecole Polytechnique Federale de Lausanne tərəfindən

Stephanie Baum tərəfindən redaktə edilib , Robert Egan tərəfindən nəzərdən keçirilib

 Redaktorların qeydləri

 GIST

Tercih edilən mənbə kimi əlavə edin

Üçqat qovşaqlı günəş batareyası (54 sm ² ). Müəllif: Kerem Artuk

EPFL-in Mühəndislik Məktəbi və CSEM-dəki Fotovoltaika və Nazik Film Elektronikası Laboratoriyasının (PV-Lab) tədqiqatçıları müstəsna gərginlik, yüksək səmərəlilik və miqyaslana bilən istehsalı birləşdirən yeni bir günəş batareyası hazırlayıblar. Üçqat qovşaqlı cihaz, perovskit adlanan yarımkeçiricilərdən hazırlanmış orta və üst elementlərin nazik təbəqələr şəklində çökdürüldüyü bir silikon alt elementdən ibarətdir. Nature jurnalında dərc olunan məqaləyə görə , yeni cihaz müstəqil olaraq təsdiqlənmiş 30,02% səmərəliliyə nail olur ki, bu da əvvəlki təsdiqlənmiş 27,1%-lik rekordu üstələyərək rekord göstəricini üstələyir.

İlk müəllif, hazırda CSEM-də çalışan EPFL doktorluq dərəcəsi alan Kerem Artuk, bu nailiyyətin qabaqcıl materialların və optik mühəndisliyin kosmik tətbiqlərdə istifadə olunan günəş batareyaları ilə eyni səviyyədə səmərəlilik və gərginlik əldə edə biləcəyini, lakin potensial olaraq onların dəyərinin cüzi bir hissəsinə başa gələ biləcəyini nümayiş etdirdiyini söyləyir.

“Biz ağıllı dizayn və emal ilə ənənəvi olaraq kosmosda istifadə edilən ən bahalı III-V çoxqovşaqlı günəş batareyaları üçün qorunan performans səviyyələrinə yaxınlaşa biləcəyimizi göstəririk. Bu batareyalar çoxsaylı yarımkeçirici təbəqələrdən ibarətdir. Bunlar 37%-ə qədər səmərəliliyə çata bilər və vatt başına yerüstü batareyalardan təxminən 1000 dəfə baha başa gəlir. Bizim yanaşmamız sənaye baxımından əlverişli, yüksək səmərəlilikli çoxqovşaqlı fotovoltaiklərin yeni nəslinə qapı açır.”

PV-Lab rəhbəri Kristof Ballif əlavə edir: “2018-ci ildəki ilk nümayişimizdə cəmi 13% səmərəlilik var idi, buna görə də bu gün üçqat qovşaqlı cihazda 30%-dən çox səmərəliliyə çatmaq əlamətdar bir nailiyyətdir. Üçqat qovşaqlı günəş batareyaları tək qovşaq və tandemlə müqayisədə daha yüksək səmərəlilik potensialına malikdir – 40%-dən çox.”1, 4 və 54 sm ² ölçülü üçqat qovşaqlı günəş batareyalarının fotoşəkilləri, prosesin miqyaslandırılmasını göstərir. Müəllif: 2026 EPFL PV-Lab, CC BY SA

Baryerləri aşan bir memarlıq

Komanda üçqat qovşaqlı günəş batareyalarının iki məhdudiyyətini aradan qaldırdı: yuxarı perovskit batareyasında aşağı gərginlik və orta batareyada aşağı cərəyan generasiyası. Onlar bu problemləri cihazlarının material və optik dizaynında üç yeni dəyişiklik etməklə həll etdilər.

Birincisi, onlar perovskit kristallarının əmələ gəlməsini idarə edən və qüsurları aradan qaldıran bir molekul əlavə etdilər və bu da üst elementin günəş işığı altında daha yüksək gərginlik (1,4V) yaratmasına imkan verdi. İkincisi, onlar günəş spektrinin yaxın infraqırmızı hissəsində işığın udulmasını yaxşılaşdıran orta element yaratmaq üçün yeni üç mərhələli bir üsul hazırladılar. Nəhayət, onlar alt silikon elementi ilə orta perovskit elementi arasında əlavə günəş işığını orta elementə əks etdirən və onun cərəyanını daha da artıran nanohissəciklər əlavə etdilər.Üçqat qovşaqlı günəş batareyasının tərkibi: iki nazik təbəqəli perovskit batareyası (narıncı və qırmızı etiketlər) və bir silikon batareyası (tünd boz). Hər təbəqə üçün materiallar sağ tərəfdə göstərilib. Skan edən elektron mikroskopiya təsvirindəki oxlar üçqat qovşağı təşkil edən müxtəlif günəş batareyalarında udulmuş işığın müxtəlif rənglərini göstərir. Kredit: 2026 EPFL PV-Lab, CC BY SA

Əlverişli, yüksək səmərəli günəş enerjisinə doğru

Həm perovskit, həm də silikon istehsalı, bahalı materiallara əsaslanan və əsasən peykləri enerji ilə təmin etmək üçün istifadə olunan bu gün mövcud olan ən səmərəli III-V yarımkeçirici günəş batareyalarından daha ucuzdur. Bu səmərəlilik səviyyəsinə daha aşağı qiymətə çata bilən günəş batareyalarının hazırlanması, kommunal və yaşayış miqyasında və ya kosmik tətbiqlər üçün yeni nəsil günəş texnologiyalarının inkişafına imkan verə bilər.

EPFL komandasının rəhbəri Kristian Volff, tərəfdaş CSEM ilə birlikdə istehsalın genişləndirilməsi strategiyalarını, eləcə də davamlılıq testlərini və gələcək kommersiya məhsullarına inteqrasiyanı araşdırmağa davam edəcəklərini söyləyir.

“Bu layihə fundamental elmi İsveçrə mühəndislik nou-hausu ilə birləşdirməyin gücünü nümayiş etdirir”, – deyə o bildirir. “Aşağı qiymətli perovskit materiallarının ən qabaqcıl kosmik səviyyəli fotovoltaiklərin performansına yaxınlaşa biləcəyini nümayiş etdirməklə, bu tədqiqat çoxqovşaqlı fotovoltaiklər üçün yeni bir meyar müəyyən edir.”