Група інженерів з університетів Баварії встановила новий світовий рекорд ефективності перетворення сонячної енергії в електрику за допомогою органічних фотоелементів. Колишній світовий рекорд був перевищений на 30%.
Вчені з Університету Ерлангена-Нюрнберга ім. Фрідріха-Олександра (FAU), Баварського центру прикладних енергетичних досліджень (ZAE) та Інституту Гельмгольца Ерлангена-Нюрнберга з відновлюваної енергії (HI ERN), Юліхського дослідного центру, у співпраці з Південно-Китайським технологічним університетом (SCUT) розробили фотоелектричний модуль з рекордним ККД, що становить 12,6% на площі 26 кв. см, тоді як попередній рекорд становив лише 9,7%.
Це найвище значення ефективності, коли-небудь зареєстроване для органічного фотоелектричного модуля. Відкриття підтверджено незалежною сертифікаційною лабораторією Fraunhofer ISE (Фрайбург) у вересні 2019 року, говориться в дослідженні.
«Цей рекорд показав, що Баварія є не тільки лідером в просуванні фотоелектричних установок, а й займає провідні позиції в розробці технологій майбутнього», підкреслив Хуберт Айвангер, міністр економіки, регіонального розвитку та енергетики Баварії.
Органічні сонячні елементи зазвичай складаються з двох різних компонентів, що володіють напівпровідниковими властивостями. На відміну від традиційного кремнію, який виробляється в результаті енергомістких процесів плавлення, органічні матеріали можуть наноситися безпосередньо зі стану водяного розчину на плівку або скляний носій.
Але завдяки своїй конструкції, ефективність фотоелектричних модулів завжди трохи нижче, ніж в окремих його елементів. Наприклад, частина області модуля завжди неактивна, оскільки вона використовується для з'єднання окремих комірок. Зі збільшенням площі модуля збільшуються й втрати, викликані електричним опором.
Модуль складається з дванадцяти послідовно з'єднаних комірок та має коефіцієнт заповнення понад 95%. І навіть неактивна частина модуля сприяє виробленню електроенергії. Що стосується його активної області, то його ККД доходить до 13,2%. Мінімізація неактивних областей була досягнута завдяки лазерному структуруванню з високою роздільною здатністю.
З одного боку, використання органічних фотоелементів знижує виробничі витрати, з іншого — розширює їх область застосування до мобільних пристроїв або одягу завдяки гнучкості та невеликій вазі, навіть якщо ефективність ще не порівнянна з ефективністю традиційних кремнієвих сонячних елементів.
«Ця робота демонструє, що органічні напівпровідники з ефективністю менше ніж 16% досить стабільні. Це означає, що їх можна використовувати не тільки в лабораторних умовах, але й масштабувати до рівня прототипних моделей», - заявив професор Крістоф Брабек, провідний автор дослідження.
Нагадаємо, що зовсім недавно, група вчених з Шанхайського університету транспорту (Китай), Федеральної політехнічної школи Лозанни (Швейцарія) та Науково-технічного університету Окінави (Японія) виявили, що стабільний неорганічний перовськіт проявляє високу продуктивність при конверсії енергії. Він набирає популярність у світі сонячної енергетики завдяки своїй високій ефективності та дешевизні.
За матеріалами: EurekAlert!
