Waterstofgloei verhoogt de efficiëntie van zonnecellen
Met deze vooruitgang zou waterstofglalingen de weg kunnen effenen voor efficiëntere, duurzame oplossingen voor zonne -energie, waardoor betaalbare groene energie dichter bij de realiteit komt.
Fotovoltaïsche (PV) -technologie blijft evolueren naarmate onderzoekers duurzaam materiaal zoeken die de efficiëntie verbeteren en tegelijkertijd de kosten verlagen.Een veelbelovende kandidaat is wide-bandgap kesteriet cu₂znsns₄ (CZTS), een niet-giftige halfgeleider gemaakt van aarde-overvloedige elementen.In tegenstelling tot silicium, biedt het dominante materiaal in zonnecellen een duurzamer en kosteneffectiever alternatief.De efficiëntie ervan is echter achtergebleven, met een maximale vermogensconversie -efficiëntie (PCE) van slechts 11%, voornamelijk als gevolg van dragerrecombinatie, waar gegenereerde ladingsdragers recombineren voordat ze elektriciteit produceren.
Onderzoekers van de Universiteit van New South Wales (UNSW), Sydney, hebben een techniek ontwikkeld om dit probleem te verzachten met behulp van waterstofgloei.Hun studie toont aan hoe dit proces de verzameling van dragers verbetert door zuurstof en natrium in CZTS -lagen te herverdelen, waardoor de algehele prestaties worden verbeterd.
Waterstofgloei omvat het verwarmen van het zonnecelmateriaal in een waterstofbevattende omgeving.Dit proces helpt bij het herverdelen van natrium en het passiveren van defecten, vooral in de buurt van het absorberoppervlak, waardoor het dragertransport aanzienlijk wordt verbeterd.De techniek resulteerde in een record-efficiëntie van 11,4% in een cadmiumvrije zonnecel.
Naast CZT's heeft de methode ook veelbelovend getoond in andere dunne-film zonnematerialen zoals koper indium gallium selenide (CIGS), wat de bredere toepasbaarheid aantoont."Deze doorbraak versterkt de rol van CZT's als een topcelmateriaal in tandem -architecturen, waardoor een betere siliciumintegratie en breder gebruik van zonnespectrum mogelijk is," voegde Sun eraan toe.
De onderzoekers willen nu de efficiëntie van CZT's verder duwen dan 15% met behoud van zijn economische en milieuvoordelen."Verder verfijnen van het waterstofglalproces en het verkennen van nieuwe optimalisatietechnieken zal de sleutel zijn om CZT's een haalbaar alternatief te maken voor de volgende generatie zonnetechnologieën," zei Sun.
"Ons werk werd gedreven door de behoefte aan een milieuvriendelijk, goedkoop materiaal voor zonnecellen van de volgende generatie," zei Kaiwen Sun, senior auteur van de studie.“CZTS is een uitstekende kandidaat voor tandem zonnecellen vanwege zijn instelbare bandgap, stabiliteit en duurzaamheid.Het verbeteren van de efficiëntie van de carriercollectie is echter een uitdaging geweest. ”