ПЕРСПЕКТИВИ, ПРЕДИЗВИЦИ И ИНОВАЦИИ ВО ПЕРОВСКИТНИТЕ СОЛАРНИ ЌЕЛИИ
UDC: 621.383.51:549.51
Keywords:
перовскитни соларни ќелии, ефикасност, стабилност, индустриска примена, инкапсулација, обновливи извори на енергијаAbstract
Перовскитните соларни ќелии се еден од најперспективните напредоци во фотоволтаиката, нудејќи висока ефикасност и ниска цена на производство во споредба со традиционалните силициумски ќелии. Нивните уникатни оптички и електронски својства овозможуваат конверзија на сончевата енергија со ефикасност поголема од 25%. Сепак, нивната практична примена е ограничена од нестабилноста на материјалот, деградацијата при изложеност на влага и кислород, како и од присуството на токсични компоненти како оловото.
Овој труд ги анализира главните предизвици поврзани со стабилноста и долготрајноста на перовскитните ќелии, како и можностите за нивно надминување преку напредни стратегии како што се нови инкапсулациски техники, замена на токсичните компоненти и подобрување на кристалната структура. Дополнително, се разгледуваат можностите за индустриска примена и тандем соларни ќелии, каде перовскитите се комбинираат со силициум за зголемување на ефикасноста.
Преку систематски преглед на најновите истражувања, трудот ги идентификува предизвиците и перспективите за идниот развој на перовскитните соларни ќелии, потенцијално позиционирајќи ги како водечка технологија во иднината на обновливите извори на енергија.
Downloads
References
[1] Bush, K. A., Palmstrom, A. F., Yu, Z. J., Boccard, M., Cheacharoen, R., Mailoa, J. P., ... & McGehee, M. D. (2017). 23.6%-efficient monolithic perovskite/silicon tandem solar cells with improved stability. Nature Energy, 2(4), 17009. https://doi.org/10.1038/nenergy.2017.9
[2] Eperon, G. E., Stranks, S. D., Menelaou, C., Johnston, M. B., Herz, L. M., & Snaith, H. J. (2014). Formamidinium lead trihalide: a broadly tunable perovskite for efficient planar heterojunction solar cells. Energy & Environmental Science, 7(3), 982–988. https://doi.org/10.1039/c3ee43822h
[3] Gholipour, S., Saliba, M., Grätzel, M., & Hagfeldt, A. (2021). Non-toxic and stable lead-free perovskite solar cells: Challenges and strategies for commercialization. Energy & Environmental Science, 14(5), 3068–3096. https://doi.org/10.1039/D0EE03819C
[4] Green, M. A., Dunlop, E. D., Hohl-Ebinger, J., Yoshita, M., Kopidakis, N., & Hao, X. (2023). Solar cell efficiency tables (version 62). Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 31(1), 3–15. https://doi.org/10.1002/pip.3595
[5] Jeong, M., Choi, I. W., Go, E. M., Cho, Y., Kim, M., Lee, B., ... & Yang, C. (2020). Efficient perovskite solar cells via improved carrier management. Nature, 592(7852), 381–385. https://doi.org/10.1038/s41586-021-03406-4
[6] Jiang, Q., Zhao, Y., Zhang, X., Yang, X., Chen, Y., Chu, Z., Ye, Q., Li, X., Yin, Z., & You, J. (2022). Surface passivation of perovskite film for efficient solar cells. Nature Photonics, 16(2), 123–130. https://doi.org/10.1038/s41566-021-00913-4
[7] Kim, G. Y., Senanayak, S. P., Lilliu, S., Barlow, S., Dauskardt, R. H., & McGehee, M. D. (2018). Improving stability and performance of perovskite solar cells with encapsulation and barrier layers. Energy & Environmental Science, 11(9), 2609–2620. https://doi.org/10.1039/C8EE01126A
[8] Kojima, A., Teshima, K., Shirai, Y., & Miyasaka, T. (2009). Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. Journal of the American Chemical Society, 131(17), 6050–6051. https://doi.org/10.1021/ja809598r
[9] Miyasaka, T., Im, J. H., Lee, C. R., & Grätzel, M. (2012). Efficient hybrid solar cells based on meso-superstructured organometal halide perovskites. Nature Nanotechnology, 7, 486–491. https://doi.org/10.1038/nnano.2012.82
[10] NREL. (2023). Best Research-Cell Efficiency Chart. National Renewable Energy Laboratory. https://www.nrel.gov/pv/cell-efficiency.html
[11] Noel, N. K., Stranks, S. D., Abate, A., Wehrenfennig, C., Guarnera, S., Haghighirad, A. A., ... & Snaith, H. J. (2014). Lead-free organic–inorganic tin halide perovskites for photovoltaic applications. Energy & Environmental Science, 7(9), 3061–3068. https://doi.org/10.1039/C4EE01076K
[12] Oxford PV. (2024). Oxford PV achieves record 29.5% efficiency for commercial-sized perovskite-on-silicon tandem solar cell. Retrieved from https://www.oxfordpv.com
[13] Saliba, M., Correa-Baena, J. P., Graetzel, M., Hagfeldt, A., & Abate, A. (2018). How to make over 20% efficient perovskite solar cells in regular (n–i–p) and inverted (p–i–n) architectures. Chemistry of Materials, 30(13), 4193–4201. https://doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00136
[14] Saliba, M., Matsui, T., Domanski, K., Seo, J.-Y., Ummadisingu, A., Zakeeruddin, S. M., Correa-Baena, J.-P., Tress, W., Abate, A., Hagfeldt, A., & Grätzel, M. (2016). Incorporation of rubidium cations into perovskite solar cells improves photovoltaic performance. Science, 354(6309), 206–209. https://doi.org/10.1126/science.aah5557
[15] Seo, J. Y., Noh, J. H., & Seok, S. I. (2019). Rational strategies for efficient perovskite solar cells. Accounts of Chemical Research, 52(2), 292–301. https://doi.org/10.1021/acs.accounts.8b00558
[16] Tress, W., Yavari, M., Domanski, K., Yadav, P., Niesen, B., Correa-Baena, J.-P., Hagfeldt, A., & Grätzel, M. (2019). Predicting the open-circuit voltage of hybrid perovskite solar cells. Advanced Energy Materials, 9(12), 1803243. https://doi.org/10.1002/aenm.201803243
[17] Yang, Z., Rajagopal, A., Chueh, C. C., Jo, S. B., & Jen, A. K. Y. (2016). Stable low-bandgap Pb–Sn binary perovskites for tandem solar cells. Advanced Materials, 28(42), 8990–8997. https://doi.org/10.1002/adma.201602933
