Videnskabsfolk fra firmaet Oxford PV har sat verdensrekord ved at klemme hele 29,52 procents effektivitet ud af en såkaldt tandem-solcelle, der består af silicium og det billige mineral perovskit.
En solcelles effektivitet er et udtryk for dens evne til at omdanne Solens energi til elektricitet. En del af sollyset bortreflekteres eller går til spilde som varme, mens resten absorberes i solcellerne og bliver til strøm.
Den nye tandem-solcelle kan med andre ord omdanne knap 30 procent af solens lys til strøm. Til sammenligning ligger effektiviteten på almindelige solceller på markedet i dag sjældent over 20 procent.
Rekorden blev sat blot uger efter, et andet tysk forskerhold fra forskningsinstituttet Helmholtz-Zentrum Berlin satte rekord med 29,15 procents effektivitet i en lignende solcelle.
Fotoner fra Solen banker strøm ud af solceller
De nye solcellers høje effektivitet skyldes den særlige tandemkonstruktion, hvor et lag silicium-solceller kombineres med en tynd film af perovskit.
En solcelle består almindeligvis af tre lag, hvor et neutralt lag ligger i en sandwich mellem to lag, der har henholdvis overskud og underskud af elektroner. Når lagene sættes sammen, bevæger de overskydende elektroner sig mod laget, hvor der er underskud. Det skaber et elektrisk felt i det neutrale lag.
🎬 Se, hvordan solceller virker:
Når Solens lys rammer solcellen, banker lysets fotoner ind i elektroner, som bliver slået løs. De frie elektroner begynder at bevæge sig i overensstemmelse med det elektriske felt mod laget, hvor der er underskud, og det skaber en elektrisk strøm.
Men det er ikke alle fotoner, der har den rette energi til at slå elektroner løs. Hvis en foton har et energiniveau, som ligger over eller under et givet materiales såkaldte båndgab – et energiområde, hvor der ikke kan findes elektroniske tilstande – kan den ikke slå elektroner løs.
Perovskit høster det stærkeste lys
Her kommer perovskit ind i billedet. Mineralet har nemlig et højere båndgab end silicium. Hvor silicium er god til at opfange energien fra de svagere dele af lysets spektrum – det røde og infrarøde lys – er perovskit god til at udnytte stærkere ultraviolette og synlige dele af lyset.
Perovskit findes i store mængder i naturen, og det er billigt at udvinde. Desuden siger forskerne fra Oxford PV, at de snart er klar til masseproduktion.
Faktisk skulle deres solceller allerede have været på markedet i 2021, men det satte COVID-19 en stopper for. Så nu forventer de en lancering i løbet af 2022.