Źródło: scitechdaily.com
Dr Andreas Distler (ZAE Bayern) z organicznym rekordowym modułem słonecznym w Solar Factory of the Future. W tle linia pilotowa dla drukowanych cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych.
Zespół badawczy z Norymbergi i Erlangen ustanowił nowy rekord wydajności konwersji mocy organicznych modułów fotowoltaicznych (OPV). Naukowcy z Friedrich-Alexander Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE) oraz Helmholtz Institute Erlangen-Nürnberg for Renewable Energy (HI ERN), oddział Forschungszentrum Jülich, we współpracy z South China University of Technology (SCUT) zaprojektował moduł OPV o wydajności 12,6 procent na powierzchni 26 centymetrów kwadratowych. Poprzedni rekord świata na poziomie 9,7 procent został przekroczony o 30 procent.
Jest to najwyższa wartość wydajności, jaką kiedykolwiek zgłoszono dla organicznego modułu fotowoltaicznego. Zostało to potwierdzone certyfikowanym skalibrowanym pomiarem w standardowych warunkach testowych przez niezależne laboratorium certyfikacyjne Fraunhofer ISE (Freiburg) we wrześniu 2019 r. Moduł wielokomórkowy został opracowany w Solar Factory of the Future w Energie Campus Nürnberg (EnCN) w laboratorium powlekania z unikalną megawatową linią pilotażową dla cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych, które zostało zaprojektowane i wdrożone przy wsparciu finansowym bawarskiego Ministerstwa Spraw Gospodarczych.
„Ten przełom pokazuje, że Bawaria jest nie tylko liderem w dziedzinie rozwoju instalacji fotowoltaicznych, ale także zajmuje wiodącą pozycję w rozwoju przyszłych technologii”, podkreśla Hubert Aiwanger, minister gospodarki Bawarii, rozwoju regionalnego i energii.
Organiczne ogniwa słoneczne zwykle składają się z dwóch różnych składników organicznych, posiadających niezbędne właściwości półprzewodnikowe. W przeciwieństwie do konwencjonalnie stosowanego krzemu, który jest wytwarzany w energochłonnych procesach topienia, materiały organiczne można nanosić bezpośrednio z roztworów na folię nośną lub szklany nośnik.
Z jednej strony zmniejsza to koszty produkcji, z drugiej strony zastosowanie elastycznych, lekkich materiałów pozwala na nowe zastosowania, takie jak urządzenia mobilne lub odzież, nawet jeśli wydajność nie jest jeszcze porównywalna z wydajnością tradycyjnych krzemowych ogniw słonecznych.
„Ten kamień milowy w badaniach nad półprzewodnikami organicznymi pokazuje, że najnowsze osiągnięcia w zakresie wydajności z certyfikowaną wydajnością komórek wynoszącą ponad 16 procent nie ograniczają się do skali laboratoryjnej, ale są gotowe do skalowania do poziomu modułów prototypowych” - wyjaśnia prof. Christoph Brabec z FAU , dyrektor HI ERN i dyrektor naukowy Solar Factory of the Future, grupy badawczej ZAE Bayern.
Ze względu na ich konstrukcję wydajność kompletnych modułów fotowoltaicznych jest zawsze nieco niższa niż w przypadku pojedynczych ogniw. Na przykład część obszaru modułu jest zawsze nieaktywna, ponieważ jest używana do wzajemnego połączenia poszczególnych komórek. Wraz ze wzrostem powierzchni modułu rosną również straty spowodowane przez opór elektryczny elektrod.
Moduł zapisu składa się z dwunastu połączonych szeregowo komórek i ma współczynnik wypełnienia geometrycznego wynoszący ponad 95 procent. Ta część obszaru modułu aktywnie przyczynia się do wytwarzania energii. Jeśli chodzi o obszar aktywny, moduł osiąga nawet wydajność 13,2 procent. Minimalizację nieaktywnych obszarów osiągnięto dzięki strukturze lasera o wysokiej rozdzielczości, opracowanej i zoptymalizowanej w ostatnich latach w „Solar Factory of the Future”.