Hermetyzacja tandemowych modułów słonecznych typu krzem-perowskit
Tandemowe ogniwa słoneczne krzemowo-perowskitowe mają ogromny potencjał zwiększenia produkcji energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych dzięki ich bardzo wysokiej wydajności w połączeniu z obiecującą strukturą kosztów (nowy rekord tandemowego ogniwa krzem-perowskit…Read More
Perowskitowe ogniwa słoneczne (PSC – ang. perovskite solar cells) wzbudziły duże zainteresowanie ze względu na szybki wzrost wydajności konwersji energii, przekraczający obecnie 26%. Powszechnie stosowaną metodą osadzania wysokiej jakości folii perowskitowych jest obróbka chemiczna na mokro, w tym powlekanie wirowe, które doskonałe sprawdziło się w produkcji urządzeń o stosunkowo małych powierzchniach około 0,1 - 1 cm2. Naukowcy szeroko badają możliwości poprawy sprawności PSC powlekanych wirowo projektując nowe struktury ogniw, modyfikując interfejs bądź skład każdej z warstw funkcjonalnych.
Powszecnie wiadomo, że degradacja indukowana potencjałem (PID – ang. potential induced degragation) typu polaryzacyjnego (PID-p) szybko zmniejsza wydajność modułu. Amerykańscy naukowcy dowiedli, żew niektórych przypadkach PID-p można zmniejszyć lub nawet odwrócić pod wpływem światła, ale zgodnie z oczekiwaniami efekt ten będzie mniej wyraźny w przypadku tylnej strony dwustronnych modułów fotowoltaicznych otrzymujących mniejsze natężenie promieniowania [Mahmood F., et al., Prog. Photovolt. Res. Appl., 2023; 31, 1078–1090].
Metody osadzania cienkich warstw są dobrze znane i zostały zaadaptowane przez przemysł w celu uzyskania zoptymalizowanych powłok o ulepszonych właściwościach elektrycznych, morfologicznych, topologicznych, optycznych i powierzchniowych. Obecnie szczególną rolę odgrywa odpowiednie skalowanie produkcji i unikanie metod chemicznych, dlatego producenci wycofują się z metod osadzania z roztworów na rzecz osadzania z fazy gazowej. Techniki takie są najlepsze ze względu na możliwości technologiczne umożliwiające wytwarzanie cienkich warstw nieorganicznych, hybrydowych i nanokompozytowych [M.I. Hossain, S. Mansour, Cogent Engineering, (2023), 10, 2179467].
Fizyczne osadzanie z fazy gazowej PVD (ang. - Physical Vapour Deposition) polega na pokrywaniu podłoża warstwą zadanego materiału dzięki wspomaganiu plazmą lub poprzez odparowanie. Technika taka cieszy się dużym uznaniem ze względu na swoją prostotę, dobór materiałów do osadzania i możliwość współnapylania, umożliwiając...
Pomimo oczekiwanego okresu użytkowania wynoszącego ok. 30 lat, moduły fotowoltaiczne podlegają mechanizmom degradacji, które w różny sposób wpływają na ich wydajność. Są to odbarwienie, rozwarstwienie, korozja lub pękanie ogniw. Od dziesięcioleci obserwuje się żółknięcie modułów fotowoltaicznych (PV) głównie spowodowane ekspozycją na promieniowanie UV.
Nowoczesne technologie powlekania cienkowarstwowego mają swój udział w rozwoju urządzeń zapewniających efektywność energetyczną. Wybór właściwej techniki stał się istotny, ponieważ skalowanie znacznie różni się w zależności od postępowania. Zatem staje się oczywiste, że należy wybrać odpowiednią procedurę osadzania w zależności od potrzeb, szczególnie w przypadku kiedy wielkość podłoża, grubość powłoki i wymagana chropowatość powierzchni mają kluczowe znaczenie [M.I. Hossain, S. Mansour, Cogent Engineering, (2023), 10, 2179467].
Techniki powlekania cienkowarstwowego obejmują różne metody przetwarzania wzrostu materiałów przewodzących, półprzewodnikowych i dielektrycznych na różnych typach podłoży. Możliwe stało się opracowanie materiałów przezroczystych, półprzezroczystych, bardzo trwałych i izolacyjnych w zależności od zapotrzebowania. Technologia powlekania polega na implantacji cienkich warstw o grubościach od nano do mikrometrów z fazy ciekłej lub gazowej. Procesy można odpowiednio zaplanować, aby...
W pierwszej części artykułu pt. Czy miedź zastąpi srebro przy produkcji przedniej elektrody ogniwa PV?omówiono najważniejsze zalety tego metalu jako kandydata do zastąpienia srebra w produkcji ogniw fotowoltaicznych. Wyjaśniono także, że największym problemem jest dyfuzja tego metalu do krzemu. Proces, który prowadzi do degradacji parametrów elektrycznych ogniwa PV.
Kolejną grupą niezwykle ciekawych i potencjalnie przełomowych technologii PV jest ich trzecia generacja - ogniwa organiczne (OPV-ang. Organic Photovoltaics) wykazujące, jak dotąd, średni poziom gotowości technologicznej.
Produkcja ogniw i modułów rośnie z roku na rok w ogromnym tempie. W 2022 roku przekroczona została bariera 1TW jeśli chodzi o sumaryczną moc wszystkich wyprodukowanych do tej pory modułów PV. O ile w latach 2000 do 2006 rocznie instalowano mniej niż 1 GW modułów, o tyle już w 2011 przekroczono barierę 30 GW.
Eksperci Laboratorium Fotowoltaicznego IMIM PAN
są do Twojej dyspozycji!
Zespół doświadczonych pracowników naukowych, wykwalifikowany personel laboratoryjny i techniczny, nowoczesna infrastruktura badawcza - jeżeli szukasz partnera do swojego projektu B+R albo chcesz zlecić usługę dot. Twoich systemów PV - skontaktuj się z nami!
