Uvod

Perovskitne sončne celice (PSC) so nov razred fotovoltaičnih materialov, ki so zaradi odličnih optoelektronskih lastnosti in enostavnosti ter potencialno nizkih stroškov izdelave pritegnile veliko pozornosti. V letu 2021 je rekordna učinkovitost pretvorbe sončne energije v električno dosegla 25,5%, kar je primerljivo z najučinkovitejšimi, prevladujočimi silicijevimi sončnimi celicami. Hitremu napredku v raziskovalni sferi uspešno sledijo tudi podjetja. Že v prihodnjih par letih se na trgu pričakujejo prvi moduli na osnovi perovskitov.

Čeprav so PSC zelo učinkovite kot samostojne, enospojne sončne celice, je ena njihovih glavnih aplikacij kot zgornja celica v perovskitno-silicijevih tandemskih sončnih celicah. Na ta način uspešno združimo perovskitno tehnologijo s tehnologijo konvencionalnih silicijevih sončnih celic. Njuna kombinacija ima v tandemu potencial preseči mejo učinkovitosti pretvorbe 30%, s čimer bi zagotovili nadaljnje padanje cen fotovoltaike. Pri razvoju in testiranju trenutno najučinkovitejše objavljene tandemske celice z učinkovitostjo pretvorbe 29,2% je sodeloval tudi naš laboratorij LPVO, članek pa je bil objavljen v reviji Science.

Laboratorij

V laboratoriju LPVO raziskujemo perovskitne sončne celice od leta 2016. Na začetku smo se osredotočali predvsem na optično analizo tandemskih perovskitnih sončnih celic, v letu 2020 pa smo laboratorij opremili z napravami za izdelavo perovskitnih sončnih celic: tremi suhimi komorami (gloveboxi), kjer lahko posamezne plasti nanašamo s spinskim nanosom ali naparevanjem. Naše sončne celice dosegajo visoko učinkovitost pretvorbe 19%.

Naše raziskave PSC so usmerjene v:

• Izdelavo visoko učinkovitih in stabilnih enospojnih PSC
• Analizo stabilnosti PSC pod realnimi pogoji
• Izdelavo merilnih sistemov za spremljanje stabilnosti perovskitnih enospojnih in tandemskih sončnih celic (link na BCLED in u mpp tracker)
• Optično optimizacijo perovskitno-silicijevih tandemskih sončnih celic
• Analizo energijskega izplena enospojnih in tandemskih PSC
• Meritve elektroluminiscenčnega odziva PSC

Reference

• M. Jošt, “Vpliv debeline plasti za transport elektronov C60 na delovanje perovskitnih sončnih celic,”Elektrotehniski Vestnik, p. 5.
• M. Jošt et al., “Textured interfaces in monolithic perovskite/silicon tandem solar cells: advanced light management for improved efficiency and energy yield,” Energy Environ. Sci., vol. 11, no. 12, pp. 3511–3523, Dec. 2018, doi: 10.1039/C8EE02469C.
• M. Jošt et al., “Efficient Light Management by Textured Nanoimprinted Layers for Perovskite Solar Cells,” ACS Photonics, vol. 4, no. 5, pp. 1232–1239, May 2017, doi: 10.1021/acsphotonics.7b00138.
• B. Lipovšek, J. Krč, and M. Topič, “Microtextured Light-Management Foils and Their Optimization for Planar Organic and Perovskite Solar Cells,” IEEE J. Photovolt., vol. 8, no. 3, pp. 783–792, May 2018, doi: 10.1109/JPHOTOV.2018.2810844.
• M. Jošt et al., “Perovskite Solar Cells go Outdoors: Field Testing and Temperature Effects on Energy Yield,” Adv. Energy Mater., vol. 10, no. 25, p. 2000454, 2020, doi: 10.1002/aenm.202000454.
• A. Al-Ashouri et al., “Monolithic perovskite/silicon tandem solar cell with 29% efficiency by enhanced hole extraction,” Science, vol. 370, no. 6522, pp. 1300–1309, Dec. 2020, doi: 10.1126/science.abd4016.