Slovenski raziskovalci z novim dosežkom na področju fotovoltaike

V zaključku svojega podoktorskega usposabljanja na raziskovalnem centru Helmholtz v Berlinu je Marko Jošt s sodelavci izdelal perovskitno-CIGS tandemsko sončno celico z do zdaj največjo, 24,2 odstotno učinkovitostjo pretvorbe svetlobne energije v električno.

Rezultate raziskav, ki so plod bilateralnega nemško-slovenskega projekta TAPAS, so Marko Jošt kot prvi avtor, Špela Tomšič, Benjamin Lipovšek in Marko Topič kot soavtorji, objavili v prestižni reviji ACS Energy Letters, ki sodi med pet najboljših mednarodnih znanstvenih revij s področja energetike in nanoznanosti.

Nov rekordni mejnik za monolitno perovskitno-CIGS tandemsko sončno celico je tako certificirana učinkovitost pretvorbe energije 24,2 odstotna pod standardnimi testnimi pogoji, kar so potrdili v neodvisnem laboratoriju CalLab na Frauenhoferjevem inštitutu za solarno-energijske sisteme.

Tandemska celica je sestavljena iz perovskitne zgornje celice in spodnje celice na osnovi halkopiritnega materiala CIGS, učinkovitost pretvorbe pa je za to kombinacijo najvišja do sedaj. Najučinkovitejše perovskitne tandemske sončne celice so sicer perovskitno-silicijeve, a imajo perovskitno-CIGS določene prednosti, saj so izredno tanke in jih je mogoče narediti upogljive, poleg tega pa so zaradi dobre odpornosti na visokoenergijsko sevanje primerne tudi za uporabo v vesolju.

V članku so avtorji predstavili izdelavo tandemske sončne celice ter podali smernice za nadaljnje izboljšanje učinkovitosti pretvorbe. Pri tem so se oprli na optične simulacije, s katerimi so optimizirali debeline posameznih plasti v strukturi celice, ki omogočajo maksimalno in uravnoteženo absorpcijo sončne svetlobe v zgornji in spodnji celici. Na podlagi izračunov napovedujejo, da bo optimalno zasnovana celica lahko dosegla učinkovitost pretvorbe do 32 odstotkov, so navedli v LPVO.