Nog een doorbraak voor NREL: 24 procent efficiëntie voor zonnecellen van calciumtitaniet

NREL en een team van onderzoekers van universiteiten in de VS hebben gemeld dat de nieuwste calciumtitaniet-zonnecel een efficiëntie van 24 procent heeft bereikt en 87 procent van zijn oorspronkelijke efficiëntie heeft behouden na 2400 uur gebruik bij 55 graden Celsius bij dubbele zonnestraling.

Volgens het rapport is dit "de hoogste efficiëntie van elke celstructuur in zijn soort".

Het National Renewable Energy Laboratory (NREL) en onderzoekers van de Universiteit van Toledo, de Universiteit van Colorado in Boulder en de Universiteit van Californië, San Diego, plaatsten lagen op het glassubstraat met behulp van een nieuw molecuul genaamd 3-(aminomethyl) pyridine (3-APy), een architectuur die verschilt van gewone architecturen in de manier waarop de lagen op het glassubstraat worden afgezet.

Het team koos voor de eerste methode vanwege de hoge stabiliteit en integratie in tandemzonnecellen. Met behulp van deze architectuur voegde het onderzoek een nieuw molecuul toe met de naam 3-(aminomethyl)pyridine (3-APy) aan het oppervlak van de chalcogenide-zonnecel. Dit molecuul reageert met het amidine in de cel om een ​​elektrisch veld te creëren op het oppervlak van de chalcogenidelaag.

Volgens Kai Zhu, een senior wetenschapper bij NREL's Center for Chemistry and Nanoscience, "geeft dit plotseling een enorme boost aan de batterijprestaties, niet alleen in termen van efficiëntie, maar ook stabiliteit."

Reactieve oppervlakte-engineering, waarnaar de onderzoekers zullen verwijzen als 3-APy, kan de prestaties van omgekeerde cellen aanzienlijk verbeteren, en de onderzoekers denken dat het de efficiëntie van omgekeerde cellen kan verhogen van minder dan 23 procent tot meer dan 25 procent.

Hun onderzoek is gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Nature onder de titel 'Oppervlaktereacties voor efficiënte en stabiele inverted calciumtitaniet zonnecellen'.

In oktober 2020 creëerde NREL een nieuw chalcogenidemateriaal genaamd Apex Flex, dat een energieconversie-efficiëntie van 23,1 procent rapporteerde voor 2-zijdige all-chalcogenide tandemzonnecellen op glas en 21,3 procent op flexibele plastic substraten voor voertuigtoepassingen (zie 23,1 procent efficiëntie all-chalcogenide tandem zonnecellen).

Eerder kondigden Duitse onderzoekers van de Universiteit van Wuppertal een efficiëntie van 24 procent aan voor een tandem calciumtitaniet en organische zonnecel met behulp van een ultradunne indiumoxidelaag (zie 24 procent efficiëntie voor tandem calciumtitaniet/organische cellen).

Bovendien meldden de media dat het team van academicus Huang Wei en professor Chen Yonghua van het Institute of Advanced Materials aan de Nanjing University of Technology al zeven jaar onderzoek doet naar het nieuwe zonnemateriaal "chalcogenide" met duizenden experimenten, en heeft een fotovoltaïsche conversie-efficiëntie van 24 procent bereikt voor "chalcogenide-zonnecellen". Het team heeft een internationaal toonaangevend niveau van 24 procent behaald.