Egy új kutatás szerint a perovszkit napelemek a hagyományos szilícium napelemektől érzékenyebbek a jelentős, záróirányú előfeszítéssel kapcsolatos problémákra, amelyek további akadályokat jelenthetnek a technológia kereskedelmi forgalomba hozatalában.
Dongchen Lan és Martin Green, az UNSW Sydney kutatói, a Joule folyóiratban nemrégiben megjelent cikkükben azt találták, hogy a napelemmodulban lévő, árnyékolttá váló perovszkit cellákat a nagyobb kimeneti áramerősséggel rendelkező cellák záróirányú előfeszítéses működésbe kényszeríthetik.
Szerintük ez demonstrálta azt, hogy a perovszkit cellák „a szilíciumcellák problémáin túl további kihívásokkal is szembesülhetnek”, amelyek akadályozhatják potenciális kereskedelmi forgalomba hozatalukat.
A záróirányú előfeszítés jelentősége
A záróirányú előfeszítés akkor alakul ki, amikor a napelemben generált elektronok rossz irányba áramlanak, az anódtól a katódig, ami jelentősen csökkenti az áramot és a teljesítményt.
A tudósok rámutattak a perovszkit napelemek záróirányú előfeszítési kihívásaival kapcsolatos kutatások hiányára is. „A záróirányú előfeszítés hatásának magasabb szintű megértése és megoldása szükséges ahhoz, hogy a perovszkit napelemek kereskedelmi valósággá váljanak” – mondták.
A tapasztalatok azt mutatják, hogy a leginkább megterhelő tartóssági problémák a terepen elhelyezett modulok esetében akkor merülnek fel, amikor a cellák záróirányú előfeszítést kapnak, mondta Lan és Green.
Megoldás a napelem problémája mögött
Eredményeik nyomán a kutatók számos stratégiát javasoltak a záróirányú előfeszítés általuk felfedezett előfordulásának mérséklésére. Ezek közé tartozik a „hosszú vékony cellamodul kisebb cellákra való felosztása soros/párhuzamos kapcsolással”, amit a vékonyréteg- napelem gyártó First Solar már megtett moduljaival, miután kimutatták, hogy azok érzékenyek az átmeneti árnyékoltságra.
Emellett egy másik stratégia alkalmazása magában foglalja a bypass védelem biztosítását az összes perovszkit cellában, ahelyett, hogy minden 20-24 cellához bypass diódát biztosítanak, mint ahogyan a legtöbb szilícium modul esetében. Ezt a megoldást Lan és Green szerint ráadásul alacsonyabb költséggel lehetséges megvalósítani.
Az év mozgalmas volt a perovszkit-kutatásban. Csak az elmúlt két hónapban egyes kutatók azt nyilatkozták, hogy a perovszkit-szilícium napelemmodulok környezeti szempontból előnyösebbek, mint a hagyományos szilícium-heterojunkciós (HJT) modulok 25 éves élettartam alatt, míg mások két világrekordot állítottak fel a perovszkit-szilícium tandem napelemek 30%-os hatékonyságával.
Júniusban továbbá az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériumának (DOE) Nemzeti Megújuló Energia Laboratóriuma (NREL) felfedte, hogy az ón-ólom perovszkit cella képes leküzdeni a stabilitási problémákat és javítani a hatékonyságot, legutóbbi kísérletük pedig 25,5%-os konverziós hatékonyságot eredményezett.
