Een onderzoeksteam van de Southwest Petroleum University heeft een belangrijke mijlpaal bereiktfotovoltaïsche technologie, waardoor de efficiëntie van kleine- perovskiet-silicium tandemzonnecellen tot bijna 35% is gestegen. Dit baanbrekende cijfer overschrijdt ruimschoots de theoretische efficiëntielimiet van 29,4% voor traditionele enkelvoudige-kristallijne siliciumcellen, waardoor het al lang- bestaande fysieke knelpunt van de reguliere zonnetechnologie wordt doorbroken.
Deze nieuwe structuur brengt unieke spectrale absorptievoordelen met zich mee. De bovenste perovskietlaag vangt korte-golfzonlicht op, inclusief ultraviolet en zichtbaar licht, terwijl de onderste siliciumlaag resterend lang- infraroodlicht absorbeert. Dit complementaire ontwerp vermindert het verlies aan lichtenergie aanzienlijk en maximaliseert het gebruik van zonne-energie, waardoor het beter presteert dan conventionele N--type siliciumcellen wat betreft het potentieel voor energieopwekking.
Huidige industriële uitdagingen
Ondanks indrukwekkende laboratoriumresultaten wordt grootschalige commercialisering-nog steeds geconfronteerd met belangrijke technische barrières. Het hoge rendement van 35% wordt alleen gerealiseerd op kleine experimentele apparaten. Het opschalen naar modules van industriële-grootte zal een duidelijke vermindering van de efficiëntie veroorzaken, als gevolg van ongelijkmatige filmcoating en onvermijdelijke microdefecten bij productie op grote- oppervlakken.
Stabiliteit op de lange- termijn is een andere kernuitdaging. Perovskietmaterialen zijn gevoelig voor vocht, zuurstof en hoge temperaturen, waardoor het moeilijk is om te voldoen aan de levensduurvereiste van 25 jaar voor fotovoltaïsche elektriciteitscentrales in de open lucht. Bovendien verhogen op maat gemaakte productieapparatuur en onvolwassen ondersteunende toeleveringsketens de productiekosten nog verder, waardoor de promotie van massaproductie wordt belemmerd.
Toekomstige industriële ontwikkelingsvooruitzichten
Op de korte termijn zullen tandemcellen prioriteit geven aan gesegmenteerde scenario's met een hoge- waarde. Met hun hoge vermogensdichtheid en lichtgewichteigenschappen zullen ze voor het eerst worden toegepast in de lucht- en ruimtevaart, BIPV, commerciële gedistribueerde fotovoltaïsche zonne-energie en draagbare energieopslagvelden, waardoor grotere voordelen voor energieopwekking ontstaan voor land-kosten-gevoelige projecten.
Op de middellange-tot-lange termijn zal voortdurende technologische iteratie de industriële volwassenheid stimuleren. Met geoptimaliseerde verpakkingstechnologie en verbeterde massaproductieprocessen zal de efficiëntie van grote-modules naar verwachting boven de 28% stabiliseren. De industrie zal een tweeledig patroon vormen van conventionele siliciummodules voor algemene scenario's en tandemcellen voor de hogere- markten.
Uiteindelijk zal de perovskiet-siliciumtandemtechnologie het fotovoltaïsche concurrentielandschap opnieuw vormgeven. Het zal de industrie doen verschuiven van wrede prijsconcurrentie naar efficiëntie-gedreven technologische innovatie, waardoor de mondiale popularisering van schone energie en de vooruitgang op het gebied van koolstofneutraliteit effectief zullen worden gestimuleerd.