Calcium-Titanoxid-Photovoltaikmodule für den Innenbereich mit Umwandlungswirkungsgraden von über 36 Prozent

Kürzlich hat das Team von Professor Mai Yaohua vom Institute of New Energy Technology der Jinan University eine unabhängige Drittpartei-Zertifizierung von über 36 Prozent Umwandlungseffizienz für großflächige Calcium-Titanit-Photovoltaik-Innenmodule erhalten, den höchsten Wert, der bisher weltweit gemeldet wurde. Die entsprechenden Forschungsergebnisse wurden in Advanced Science veröffentlicht.

Solarzellentechnologie, die Chalkogenid als lichtabsorbierende Schicht verwendet, hat in den letzten Jahren viel Aufmerksamkeit erhalten. Die Verwendung von Photovoltaikzellen für die Energiegewinnung bei geringem Licht in Innenräumen kann in industriellen IoT-, Smart Home- und Smart Mobility-Anwendungen weit verbreitet sein, sie erfordern jedoch eine große optische Bandlücke, um eine hohe Umwandlungseffizienz zu erreichen. Die optische Bandlücke von Chalkogenid-Lichtabsorptionsschichten kann über einen weiten Bereich eingestellt werden, was es ermöglicht, Photovoltaikgeräte mit hohem Umwandlungswirkungsgrad zu erhalten, und Teams haben bereits über Innen-Chalkogenid-Photovoltaikzellen mit Wirkungsgraden von über 40 Prozent berichtet.

Der hohe Bromgehalt (Br) in Chalkogenidfilmen mit breiter Bandlücke kann jedoch leicht Phasentrennungsphänomene verursachen und die Geräteleistung beeinträchtigen. Das Team von Mai Yaohua untersuchte die Beziehung zwischen der Bandlücke und der photovoltaischen Leistung von Chalkogenid-Photovoltaikzellen im Innenbereich und stellte fest, dass Br-Leerstellendefekte in der Chalkogenid-Photoabsorptionsschicht neben der Phasentrennung einer der Hauptfaktoren sind, die die Leerlaufspannung der Zellen begrenzen Zellen. Die Behandlung mit iod(I)-reichen Alkalimetallmaterialien mit kleinen Molekülen löst effektiv das Br-Leerstellenproblem und verbessert die Umwandlungseffizienz der Vorrichtung bei schwachem Licht. Unter einer TL84-Lichtquelle mit 1000 Lux erzielte das Indoor-Photovoltaikmodul mit einer effektiven Fläche von 12,30 cm2 eine Umwandlungseffizienz von 36,36 Prozent, die von einem unabhängigen Dritten zertifiziert wurde, die höchste gemeldete Umwandlungseffizienz eines Calcium-Titanit-Schwachlichtmoduls weltweit.

Gleichzeitig entwickelte das Team auf der Grundlage des Chalkogenid-PV-Moduls einen Prototyp eines Indoor-Lichtenergiegewinnungssystems, das die Indoor-Lichtenergiegewinnung, die Verfolgung des maximalen Leistungspunkts, das Energie- und Batteriemanagement, die Erfassung von Umgebungstemperatur und -feuchtigkeit, Bluetooth-Kommunikation und No- aufladen. Darüber hinaus stellte das Team fest, dass genaue Tests der Leistung von Indoor-PV-Zellen und die Standardisierung des Testverfahrens für die Industrialisierung der Technologie von entscheidender Bedeutung sind.