Nadchodzi nowa era komercyjnej produkcji ogniw tandemowych

Współpraca naukowców z Arabii Saudyjskiej i Niemiec przynosi przełom w produkcji ogniw fotowoltaicznych wykonanych z warstw krzemu i perowskitu. Dzięki wykorzystaniu technologii hybrydowej zamiast tradycyjnego spin‑coating przemysłowa skala produkcji staje się realna.

Ogniwa tandemowe perowskit–krzem są obecnie jedną z najbardziej obiecujących technologii fotowoltaicznych. Łączą tanie i łatwe w przetwarzaniu warstwy perowskitu z dojrzałą technologią krzemową, osiągając sprawności przekraczające 30%. Problem? Produkcja na dużą skalę. Większość rekordowych wyników uzyskiwana jest metodą spin-coatingu – laboratoryjnej techniki nanoszenia cienkich warstw, która zapewnia doskonałą jednorodność, ale zużywa dużo materiału i trudno ją zautomatyzować. W efekcie mimo świetnych parametrów elektrycznych wyzwaniem pozostaje przejście z laboratorium do produkcji masowej.

Blade-coating jako przełom w produkcji

Zespoły badawcze z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i niemieckiego instytutu Fraunhofer ISE zaproponowały alternatywne rozwiązanie: hybrydowy proces, który łączy osadzanie w próżni z metodą blade-coatingu. Nieorganiczna część perowskitu nanoszona jest w procesie odparowania (evaporation), a następnie organiczne komponenty są rozprowadzane metodą blade-coating – czyli przez przeciągnięcie ostrza nad podgrzanym podłożem z kontrolowaną prędkością.

REKLAMA

Badacze zoptymalizowali kluczowe parametry: prędkość ostrza, lepkość tuszu oraz temperaturę podłoża (w KAUST była to m.in. temperatura 55°C), co pozwoliło osiągnąć jednorodną warstwę absorpcyjną o wysokiej krystaliczności i niskiej chropowatości.

Uzyskane ogniwa fotowoltaiczne osiągnęły sprawność bliską 28% i napięcie obwodu otwartego przekraczające 1900 mV — to wynik dotąd typowy dla spin‑coatingu, osiągnięty teraz skalowalną metodą.

REKLAMA

Kompatybilność z przemysłem i dalszy rozwój

Niemiecki instytut Fraunhofer ISE podkreśla, że nowa technologia nie tylko sprawdza się w testach, ale także jest zgodna z wymaganiami przemysłowymi. Blade-coating można łatwo zintegrować z liniami typu slot-die i roll-to-roll, co czyni tę metodę naturalnym kandydatem do produkcji taśmowej.

Zespół naukowców z Fraunhofer ISE i KAUST ma pracować również nad dalszą optymalizacją morfologii warstw oraz doborem materiałów transportujących elektrony i dziury, co ma kluczowe znaczenie dla wydajności i trwałości ogniw tandemowych.

Rekordy Trina Solar potwierdzają potencjał technologii tandemowej

Najlepszym dowodem na dynamiczny rozwój perowskitowo-krzemowych ogniw tandemowych są najnowsze osiągnięcia firmy Trina Solar. Chiński producent ogłosił niedawno ustanowienie dwóch rekordów dla modułów wykonanych z krzemu i perowskitu: sprawność 30,6% dla modułu o powierzchni 1 185 cm2 oraz moc szczytową 829 W dla modułu o wymiarach 3,1 m2. Oba wyniki zostały niezależnie potwierdzone – pierwszy przez Fraunhofer ISE, a drugi przez TÜV SÜD.

Choć Trina Solar nie ujawniła jeszcze szczegółów konstrukcyjnych, to według jej komunikatu przynajmniej do zeszłego miesiąca był to pierwszy na świecie tandemowy moduł fotowoltaiczny, który przekroczył granicę 30% sprawności (mowa o małym module o powierzchni 1185 cm2) – co oznaczało istotny krok w kierunku komercjalizacji tej technologii.

Radosław Błoński

redakcja@gramwzielone.pl

© Materiał chroniony prawem autorskim. Wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy Gramwzielone.pl Sp. z o.o.