Kalcium titanoxid inomhus solcellsmoduler med omvandlingseffektivitet som överstiger 36 procent

Nyligen har professor Mai Yaohuas team vid Institute of New Energy Technology vid Jinan University erhållit en oberoende tredjepartscertifiering på över 36 procent omvandlingseffektivitet för solcellsmoduler av kalciumtitanit inomhus, det högsta värdet som rapporterats i världen hittills. De relevanta forskningsresultaten publicerades i Advanced Science.

Solcellsteknik med kalkogenid som ljusabsorberande skikt har fått stor uppmärksamhet de senaste åren. Användningen av fotovoltaiska celler för inomhusskörd av lågljusenergi kan användas i stor utsträckning i industriella IoT, smarta hem och smarta mobilitetsapplikationer, men de kräver ett brett optiskt bandgap för att uppnå hög konverteringseffektivitet. Det optiska bandgapet för kalkogenidljusabsorberande skikt kan justeras över ett brett område, vilket gör det möjligt att erhålla solceller med hög omvandlingseffektivitet, och team har redan rapporterat inomhuskalkogenid solceller med verkningsgrader på över 40 procent.

Den höga bromhalten (Br) i kalkogenidfilmer med stort bandgap kan dock lätt orsaka fasseparationsfenomen och påverka enhetens prestanda. Mai Yaohuas team undersökte sambandet mellan bandgapet och fotovoltaiska inomhusprestanda hos kalkogenid-solcellsceller och fann att, förutom fasseparation, är Br-vakansdefekter i kalkogenid-fotoabsorptionsskiktet en av huvudfaktorerna som begränsar öppen kretsspänningen hos celler. Behandling med jod(I)-rika alkalimetallmaterial med små molekyler löser effektivt Br-vakansproblemet och förbättrar enhetens omvandlingseffektivitet under svagt ljus. Under en TL84-ljuskälla på 1000 lux fick den inomhussolcellsmodulen med en effektiv yta på 12,30 cm2 en omvandlingseffektivitet på 36,36 procent certifierad av en oberoende tredje part, den högsta rapporterade omvandlingseffektiviteten för en lågljusmodul av kalciumtitanit i världen.

Samtidigt utvecklade teamet en prototyp inomhusljusenergiskördningssystem baserat på chalcogenide PV-modulen, som uppnår inomhusljusenergiskörd, maximal effektspårning, ström- och batterihantering, insamling av omgivande temperatur och luftfuktighet, Bluetooth-kommunikation och ingen- laddning. Dessutom noterade teamet att noggrann testning av inomhus PV-cells prestanda och standardisering av testprocessen är avgörande för industrialiseringen av tekniken.