Agus dul chun cinn suntasach déanta maidir leis an teicneolaíocht fhótavoltach, tá éifeachtacht chomhshó cumhachta nua de 25.5% ag taighdeoirí ó Helmholtz na Gearmáine-Zentrum Berlin (HZB) agus Ollscoil Humboldt-de 25.5% ar fud an domhain le haghaidh grianchille perovskite-CIGS tandem. Léiríonn an chloch mhíle seo, arna deimhniú ag an Suiteáil Tástála Gréine Eorpach (ESTI), an éifeachtacht is airde a taifeadadh riamh don teaglaim ábhar sonrach seo agus is céim mhór chun cinn é i bhforbairt teicneolaíochtaí gréine tanaí scannáin.
Ailtireacht Tandem
Tá an gléas seo in ann taifead domhanda maidir le héifeachtúlacht a bhaint amach mar gheall ar a dhearadh ag baint úsáide as cill uachtarach (perovskite) agus cill íochtair (CIGS) a chomhdhéanann le chéile an rud ar a dtugtar "struchtúr monolithic tandem". Mar sin, déanann gach cuid den chill fuinneamh na gréine a ionsú agus a thiontú ag tonnfhaid éagsúla laistigh den speictream gréine-ie, ionsúnn an chill uachtarach solas ardfhuinnimh (ultraivialait); agus ionsúnn an chill íochtair solas ísealfhuinnimh (infridhearg). Mar thoradh ar an struchtúr seo, déanfaidh bun os cionn na cille uachtair agus an taobh thíos den chill íochtair codanna éagsúla den speictream gréine a ionsú le héifeachtacht níos airde ná mar a bhainfeadh ceachtar feiste aonair amach ann féin; rud a chruthaíonn méadú ar éifeachtúlacht iomlán nuair a oibríonn an dá fheiste le chéile i socrú comhuaineach.
Nuálaíochtaí Teicniúla Taobh thiar den Chinniúint
Chun an taifead seo a bhaint amach, rinne na taighdeoirí HZB agus Humboldt-Universität-n-uasghrádú córasach gnéithe iolracha d'ailtireacht an ghléis. Rinne siad iniúchadh ar bhunchealla CIGS-bunaithe le bearnaí banda tiúnáilte go cúramach de 1.05 eV agus 1.1 eV, taobh le dhá thiúis dhifriúla de shraitheanna ocsaíd since dópáilte alúmanaim. Cheadaigh an innealtóireacht mhionbhearnach leathan seo dóibh an ghlúin reatha a mheaitseáil níos fearr idir na fochealla barr agus bun-fachtóir ríthábhachtach i bhfeidhmíocht gléas comhuaineach.
Rinne an fhoireann scagadh fairsing freisin ar ábhair chiseal iompair poll, ag tástáil teaglaim éagsúla de ocsaíd nicil (NiOx) agus monasraitheanna féin-chóimeáilte (SAManna). Tá ról ríthábhachtach ag na sraitheanna comhéadain seo maidir le hiompróirí luchta fóta-ghinte a bhaint as agus ag an am céanna caillteanais athmheasctha a shochtadh-príomh-éifeachtúlacht-meicníocht teorannaithe i gcealla gréine. Trí na cumraíochtaí comhéadain is fearr a aithint, bhí na taighdeoirí in ann roghnaíocht muirir a fheabhsú ag an am céanna agus caillteanais fuinnimh ag na teagmhálaithe a íoslaghdú.
B’fhéidir gurb é an rud is suntasaí ná gur scag an fhoireann an foirmiú teagmhála roghnach leictreon trí rialú beacht a dhéanamh ar an ráta galú teirmeach tosaigh de bhúcminsterfullerene (C60) a thaisceadh ar chiseal éighníomhachtaithe ultra-tanaí 1 nm fluairíde litiam (LiF). Chuir an cur chuige sofaisticiúil seo ar chumas an rud a ndearna siad cur síos air mar "foirmiú comhéadan níos rialaithe agus ailíniú leictreonach feabhsaithe," rud a thaispeánann gur féidir le hinnealtóireacht nanascála de shraitheanna teagmhála gnóthachain shuntasacha feidhmíochta a bhaint amach.
Ó Cell Lab go Modúl Praiticiúil
Cé gur baineadh amach an éifeachtúlacht is mó riamh ar ghléas achair bheag de 1.081 cm², léirigh na taighdeoirí go bhféadfaí a n-uasmhéadú a aistriú go formáidí níos mó. Agus úsáid á baint acu as cruacha ábhar cosúil leis, rinne siad mionmhodúl a raibh achar 2.25 cm² ann a bhain éifeachtúlacht thart ar 19.7%. Cé gur laghdú suntasach é seo ar éifeachtacht na gcealla beaga, cuireann sé fianaise spreagúil ar fáil gur féidir an comhéadain bhunúsacha agus na straitéisí teagmhála a scála lasmuigh de shuíomh na saotharlainne.
A Stepping Stone, Ní hé an Ceann Scríbe Deiridh
B’fhéidir gurb í an ghné is spreagúla den fhógra seo an méid a thugann sé le fios faoi acmhainneacht sa todhchaí. Thug an taighdeoir HZB, Guillermo Farias Basulto faoi deara “go léiríonn an fhisic is bun lenár n-ailtireacht cille reatha nach bhfuil 25.5% ach cloch mhíle tosaigh”. Tá éifeachtúlachtaí chomh hard le 27.5% bainte amach cheana féin ag tástáil intí ar dhearaí comhchosúla, rud a thugann le tuiscint go bhfuil acmhainn nach bhfuil mórán leasaithe fós ag bunchoincheap an ghléis.
Rinneadh an taighde mar chuid den tionscadal "SOLMATES", tionscnamh arna mhaoiniú ag an AE arna stiúradh ag HZB chun iniúchadh a dhéanamh ar chomhtháthú teicneolaíochtaí CIGS agus perovskite. Ba é an taifead a bhí ag HZB roimhe seo faoin gclár seo ná 24.6%, rud a d’fhág gur céim chun cinn bríoch, cé gur céim incriminteach é, an léim go 25.5%.
Impleachtaí do Thionscal na Gréine
Tá brí thábhachtach ag an éacht seo do thionscal na gceall gréine. Beidh roinnt buntáistí ag cill scannáin tanaí CIGS thar ghnáthchealla gréine scannáin tanaí, mar a bheith solúbtha, a bheith in ann feidhmiú go maith i gcoinníollacha soilsithe go páirteach, agus costais déantúsaíochta íseal a bheith aige. Trí na buntáistí a bhaineann le cealla CIGS a chomhcheangal leis na buntáistí a bhaineann le cealla perovskite, tá an cumas ag cealla CIGS a úsáid le haghaidh feidhmeanna nua i leictreonaic solúbtha agus BIPV, áit nach féidir cealla sileacain a úsáid.
Tugann torthaí an staidéir le fios freisin go bhfuil tandems perovskite iomaíoch le córais tandem atá bunaithe ar sileacain. Chomh maith le bheith in ann iad a mhonarú le scannán tanaí amháin, is féidir iad a mhonarú freisin ag baint úsáide as níos lú ná aon mhicriméadar d'ábhar. Soláthróidh a ndearadh ultra-éadrom agus solúbtha deiseanna nua lena n-úsáid mar réitigh chomhtháite nó feidhmchláir leictreonacha iniompartha a thógáil.
An Bóthar Romhainn
Cé gur éacht suntasach é 25.5%, sáraíonn teorainn na héifeachtúlachta teoiriciúil le haghaidh cosáin CIGS 30%. Tugann an bhearna idir an taifead reatha agus an uasteorainn theoiriciúil seo le fios go bhfuil feabhsuithe suntasacha indéanta fós trí bharrfheabhsú leanúnach a dhéanamh ar cháilíocht ábhair, innealtóireacht chomhéadain agus bainistíocht optúil. Soláthraíonn cur chuige córasach fhoireann na Gearmáine-a dhéanann iniúchadh ar bhearnaí iolracha, comhcheangail sraitheanna iompair, agus straitéisí innealtóireachta teagmhála- treoirphlean modheolaíoch d'iarrachtaí amach anseo.
De réir mar a leanann an tionscal gréine domhanda lena leathnú tapa, beidh ról níos tábhachtaí ag nuálaíochtaí i dteicneolaíocht na gcealla comhuaineach chun costas leictreachais gréine a laghdú. Ní hamháin gur taifead domhanda nua é gnóthachtáil na dtaighdeoirí Gearmánacha d'éifeachtúlacht 25.5% le haghaidh tandems perovskite, ach léiriú ar an bpoitéinseal urghnách atá ag crosbhealach an dá chóras ábhar suntasaí seo. Agus -torthaí tí ag tabhairt le fios cheana féin go bhfuil 27.5% laistigh de bhaint amach, agus leis an teorainn theoiriciúil fós i bhfad níos airde, tá an turas i dtreo éifeachtúlacht gréine fíor-chlaochlaitheach i bhfad ó bheith thart.
