オーストラリアのシドニー大学のナノサイエンス部門ジョン フック教授であるアニタ ホー ベイリー教授が率いる研究チームは、世界最大の三重接合ペロブスカイト{{2}ペロブスカイト-シリコン タンデム太陽電池の太陽電池技術の新記録を樹立しました。
彼らの16センチメートル2三重接合セルは、定常状態で 23.3% の電力変換効率（独立認証済み）を特長としています。これは、この種の大面積デバイスとして報告されている最高値です。-彼女のチームは 1-cm も作成しました2効率 27.06% のセルで、新しい熱安定性基準を確立しました (ビデオを参照)。
効率向上への取り組みは、「電力変換効率の余裕が大きいためです。-なぜなら、トリプル ジャンクションの理論上の効率限界は約 51% であるのに対し、ダブル ジャンクションでは約 45% だからです」と、シドニー大学のネット ゼロ研究所にも所属する Ho{3}}Baillie 氏は述べています。 「太陽電池のバンドギャップが制限されていない場合、単一接合は 33% ですが、シリコンの場合は 30% にすぎません。」
多接合タンデム太陽電池では、異なるバンドギャップを持つ太陽電池を{0}{1}太陽に面する側に最大にして-積層することで、各セルが太陽スペクトルの一部をより効率的に電気エネルギーに変換し、サブバンドギャップと熱損失を最小限に抑えることができます。-
「たとえば、2 接合セルでは、上部の広いバンドギャップ接合が高い光子エネルギーを電気エネルギーに変換し、狭いバンドギャップ接合よりも効率的に変換するため、熱化損失が低減されます。-」と Ho- ベイリー氏は説明します。 「より低い-エネルギーの光子は上部の広いバンドギャップの接合を通過し、-狭いバンドギャップの下部の接合によって吸収されて電気エネルギー変換されます。下部の接合が存在しない場合、そのようなより低い-エネルギーの光子はサブ-バンドギャップの非吸収損失を引き起こします。」
光学設計
関連する光学設計を説明するために、チームの上位 2 つのペロブスカイト接合が金ナノ粒子を介して電気的に相互接続されています。 「光学的モデリングを使用してナノ粒子の被覆率が光損失に及ぼす影響をシミュレートし、電気的モデリングを使用してナノ粒子によって形成されるオーミック接触をシミュレートしました」とホー・ベイリー氏は説明します。- 「電気的性能を損なうことなく光損失を最小限に抑えるのに十分な数のナノ粒子が存在する場合、バランスが保たれます。」
ホー-ベイリー氏のチームはまた、「表面不動態化層として、ルビジウムを安定性の低いメチルアンモニウムでペロブスカイトに置き換え、二塩化ピペラジニウム（PDCI）をより安定性の低いフッ化リチウムで置き換えた」ことで、ワイドバンドギャップ（1.91-eV）ペロブスカイト接合の安定性と性能を改善したと彼女は述べています。
ホー-極薄の金を可視化したいというベイリーの粘り強さは、本当に報われました。 「クラスターが形成されて最初に半連続膜になるには、臨界量の金が必要です」と彼女は言う。 「より多くの金により、連続膜の成長が可能になります。『クラスター』臨界量以下では、金はナノ粒子の形になります。私たちの発見が興味深いのは、2 つの接合を接続するのに膜が-連続的か非連続的か-必要ないことです。ナノ粒子は分離されていますが、光損失を最小限に抑えながら、垂直キャリア輸送のための接合間のオーミック接触には十分です。-」
この効率記録は現場にとって何を意味するのでしょうか? 「私たちのデモンストレーションにより、将来の効率向上に向けた重要な材料特性についての洞察が得られます」とホー-ベイリー氏は言います。 「損失分析では、小規模デバイスと大面積デバイスの両方について、将来の効率向上のための推奨事項も提供されます。{{2}{3}}次は 30% の三重接合で、40% に向かって進みます。」
チームの研究には中国、ドイツ、スロベニアのパートナーが参加し、オーストラリア再生可能エネルギー庁とオーストラリア研究評議会から支援を受けました。
