پیشرفت دیگری برای NREL: راندمان 24 درصدی برای سلول های خورشیدی تیتانیت کلسیم

NREL و تیمی از محققان از دانشگاه‌های ایالات متحده گزارش داده‌اند که جدیدترین سلول خورشیدی تیتانیت کلسیمی بازدهی ۲۴ درصدی را به دست آورده است و ۸۷ درصد راندمان اولیه خود را پس از ۲۴۰۰ ساعت کار در دمای ۵۵ درجه سانتی‌گراد در دو برابر تابش خورشید حفظ کرده است.

بر اساس این گزارش، این "بالاترین کارایی در بین هر ساختار سلولی در نوع خود" است.

آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر (NREL) و محققان دانشگاه تولدو، دانشگاه کلرادو در بولدر و دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، با استفاده از یک مولکول جدید به نام 3-(آمینو متیل) لایه‌هایی را روی بستر شیشه‌ای قرار دادند. پیریدین (3-APy)، یک معماری که با معماری های معمولی در نحوه قرار گرفتن لایه ها بر روی زیرلایه شیشه ای متفاوت است.

این تیم روش قبلی را به دلیل پایداری بالا و ادغام آن در سلول های خورشیدی پشت سر هم انتخاب کردند. با استفاده از این معماری، این تحقیق یک مولکول جدید به نام 3-(aminomethyl)pyridine (3-APy) را به سطح سلول خورشیدی کالکوژنید اضافه کرد. این مولکول با آمیدین داخل سلول واکنش می دهد و میدان الکتریکی روی سطح لایه کالکوژنید ایجاد می کند.

به گفته کای ژو، دانشمند ارشد مرکز شیمی و علوم نانو NREL، "این به طور ناگهانی افزایش زیادی به عملکرد باتری می دهد، نه تنها از نظر کارایی، بلکه همچنین پایداری."

مهندسی سطح واکنشی، که محققان از آن به عنوان 3-APy یاد می کنند، می تواند عملکرد سلول معکوس را به طور قابل توجهی بهبود بخشد و محققان معتقدند که می تواند کارایی سلول های معکوس را از کمتر از 23 درصد به بیش از 25 درصد افزایش دهد.

تحقیقات آنها در مجله علمی Nature تحت عنوان "واکنش های سطحی برای سلول های خورشیدی تیتانیت کلسیم معکوس کارآمد و پایدار" منتشر شده است.

در اکتبر 2020، NREL یک ماده کالکوژنید جدید به نام Apex Flex ایجاد کرد که بازده تبدیل توان 23.1 درصد را برای سلول‌های خورشیدی پشت سر هم تمام کالکوژنید روی شیشه و 21.3 درصد روی بسترهای پلاستیکی انعطاف‌پذیر برای کاربردهای خودرو گزارش کرد. سلول های خورشیدی پشت سر هم تمام کالکوژنید با راندمان 23.1 درصد).

پیش از این، محققان آلمانی از دانشگاه ووپرتال بازدهی 24 درصدی را برای تیتانیت کلسیم پشت سر هم و سلول خورشیدی آلی با استفاده از یک لایه بسیار نازک اکسید ایندیوم اعلام کردند (به بازدهی 24 درصدی برای سلول‌های آلی تیتانیت کلسیم و سلول‌های آلی مراجعه کنید).

علاوه بر این، رسانه ها گزارش دادند که تیمی متشکل از آکادمیسین هوانگ وی و پروفسور چن یونگ هوا از موسسه مواد پیشرفته در دانشگاه فناوری نانجینگ، هفت سال است که با هزاران آزمایش، روی ماده جدید خورشیدی "کالکوژنید" تحقیق کرده اند. راندمان تبدیل فتوولتائیک 24 درصد برای سلول های خورشیدی کالکوژنید به دست آورده است. این تیم به سطح بین المللی پیشرو 24 درصد دست یافته است.