Tandemcell slår rekord i verkningsgrad

Coolt! 32% verkningsgrad, ett stort kliv uppåt!

 

Vet man också vad det betyder i praktiken?

Längre våglängder (rött och ir) tränger bättre genom atmosfär, molntäcke och även trädens lövtäcke, medan kortare våglängder tränger sämre genom ovanstående hinder.

Så det känns rimligt att den infrarödkänsliga delen fungerar bättre i norden medan den blåkänsliga delen fungerar bättre på sydliga breddgrader.

Så det skulle inte förvåna mig om den nya solceller inte ökar årsproduktionen med 50%, men med en betydlig lägre summa

 

Lite mer att önska va, Gultand?

 

Ptja eftersom verkningsgraden legat på runt 20% senaste 30-åren är ett kliv upp med 50% ett stort steg.

Men önska får du gärna göra.

 

Riktigt coolt, frågan är om det kommer ännu bättre verkningsgrad inom närtid nu när man lyckats med det här :O

tänk 50% verkningsgrad

 

Oavsett vilket verkningsgrad man lyckas med i laboratoriet så får gemene man räkna med att dessa kommer först som kommersiell produkt om sisådär 10-15 år.

 

Ja vore nice men inte troligt, i närtid!

 

De verkar vara långt framme. Tror det går betydligt fortare.

 

Man har idag färdiga produktionsanläggningar. Det krävs säkert omställningar, och att man inte vill ha lager på äldre teknik, men från labb till produktion bör gå fortare. Samt att man vill vara först!

 

Varianter av denna teknik finns redan ute att köpa. Heterojunction kallas tekniken och är en trippel cell. Dock väldigt mycket silver i dessa så de är rätt dyra.

 

Hej Gultand,

Absolut. Små steg framåt!

 

Perovskit-celler har ju traditionellt problem med stabilitet (dvs de förstörs eller omvandlas till inaktiva faser i solljus). Någon som vet vilken typ av perovskit som använts här, eller vad de tror om livslängden?

Skälet till att vi fortfarande efter alla dessa år med löften om fantastiska framsteg fortfarande använder kisel-celler är ju framförallt att vi vet hur vi skall tillverkar dem billigt och i stor skala (processerna var redan kända pga de integrerade kretsarna) men också att de är extremt långlivade och långtidsstabila. Alla andra alternativ brukar falla på det.

Så hur är det här?

 

Varning för nyhet "solcell X slår rekord i verkningsgrad"

Den här typen av nyhet kommer ungefär en gång i veckan. Lite då och då uppmärksammas de lite extra.

En vanlig respons är att utvecklingen måste gå väldigt snabbt för att världsrekorden kommer så regelbundet.

Det är dock inte alls fallet. Det finns helt enkelt många olika kategorier att slå rekord i. Det finns ca 22 vanliga huvudkategorier som följs av litteraturen. Till detta kommer alla junktion celler och alla perovskitceller och sedan alla kombinationer av de två. Utöver de finns det ett hundratal andra mindre vanliga konfigurationer som inte följs på samma sätt. Väldigt få av dessa blir någonsin en produkt, och de flesta är direkt olämpliga att ens vara produkt. En del är lämpliga som produkt, men bara i specialtillämpningar, en vanlig sådan är sattelitkraftförjning. De vanliga typerna som man använder här på jorden är monokristalin kisel (vanligaste typen), multikristalin kisel (vanlig förr, inte lika vanlig idag), Organisk och pigment celler samt galiumarsekin celler.

Monokristalin är de vanliga svarta som är överlag fyrkantiga med lite rundade hörn. Multikristalin har samma form men är ett väldigt aggressivt mönster, organiska och pigmentceller ser ofta ut som en helt svart glasskiva, eller ibland som en glasskiva med svarta eller mörka fläckar. Galiumarsenik är vanligen väldigt små med linser framför cellerna.

Är är problemet. Rekordet för monokristalina solceller slogs senast.. 1999... för 24 år sedan och då med 0.1%. Vi får backa hela vägen till 1994 när de senast slogs med en hel procent och hela vägen till 1988 då rekordet för den här typen slogs regelbundet. För multikristalina celler är historien snarlk, men de sista rekordet var 2005, dock 4 procentenheter lägre än de monokristalina rekordet från 1999. Annan viktig detalj. Senare rekord betyder inte att de är bättre.

För galliumarsenid slås rekordet fortfarande ganska regelbundet om än med väldigt små procent. Dock tenderar detta att slås oftast med koncentrator vilket gör att tekniken är olämplig för hem installation.

For organiska och pigmentceller slås rekordet mer regelbundet och till större omfattning. Dock ligger de långt efter med typiskt halva verkningsgraden av vanliga kisel celler. De har även ett annat problem. Livslängd.

Man ser ofta den här typen av celler som en cool arkitektonisk tillägg när solceller integreras i panorama rutor. Ser väldigt coolt ut. Men de generar väldigt lite ström, och cellerna tenderar bara att hålla 5-8 år, vilket kanske inte är optimalt på en ruta som helst ska sitta i 30-40år.

Tandemcellerna låter jätte bra i teorin. Däremot har de lite nackdelar i praktiken som de sällan pratas om. När man gör en solcell behöver man välja vilket spektrum den ska fånga in. Kortare våglängd, högre spänning, längre våglängd, mer ström. Men strömmen och spänningen blir de respektive lägsta för de valda bandbredden. Så bara göra bandbredden bredare hjälper inte heller.

En ganska uppenbar lösning är att lägga 10 celler bredvid varandra och sedan lägga ett prisma och en lins över så att varje cell bara får sin specificerade våglängd. Fungerar utmärkt och de har testats många gånger. Men de blir en väldigt klumpig, opraktisk och orealistisk konstruktion.

perovskitceller cellerna löser de här problemet... i teorin (dock inte riktigt i praktiken). De tar en inkommande foton, delar upp den i två och släpper iväg. Om den inkommande har en våglängd på 400nm så måste de utgående ha en kombination våglängder som innebär samma energi. Säg två 800nm eller en 700nm och en 900nm (kortare våglängd = mer energi). Så då måste man välja. Vill man absorbera säg 65-70% av energin från perovskitceller eller 100%. Låter som en enkel fråga. Men svaret är inte enkelt. Om man väljer 100% så flyttar man solcellen längre från optimum och man tar emot mindre direkt strålning. väljer man 65-70% så hamnar man närmare optimal våglängd men tappar konverteringen. inte nog med det så tenderar 50% av fotonerna att sticka i väg i fel riktning, så den verkliga konverterings effektiviteten är snarare 34% respektive 50%. Vilket är orsaken att den totala verkningsgraden är 32% och inte si så där 36% som de skulle vara annars. Notera med att rekordet är upp från 31,3% till 32.5%. och detta är specifikt för monokristalin Perovskitcellerna tandem kiselcell. De finns galiumarsenik Perovskitcellerna tandemceller med, de ligger något högre på ca 34%.

Så de är bara och blaska på lite Perovskit på sina solceller så vips får man jätte mycket högre verkningsgrad. Nopp. För de första är de här cellerna speciellt optimerade. Dessutom har grundkiselcellen mycket högre verkningsgrad än vad man är van vid för hemma celler. Men vad som sätter spiken i kistan för det här, iaf för nu är att livslängden på Perovskitet är inte långt, ett par timmar, upp till några månader. De finns skikt som håller längre, men då är verkningsgraden lägre. Sedan när skicktet är borta, kan man stå där med en cell som är optimerad för att ge hög verkningsgrad vid fel våglängd.

 

"Så det känns rimligt att den infrarödkänsliga delen fungerar bättre i norden medan den blåkänsliga delen fungerar bättre på sydliga breddgrader."
Det är precis tvärt om. Orsaken är blå ljuset bryts mer när de når atmosfären. Eftersom vår atmosfär alltid står i vinkel mot solen så får vi mer blått ljus än vad man får vid ekvatorn. Därför vår himmel överlag är blåare än himmeln på kanarieöarna.. och även därför himlen är blåare på vintern än på sommaren.

Att ljus med lång våglängd tränger igenom moln bättre stämmer förvisso, men denna effekten blir inte påtaglig fören flera tusen nanometer, och här pratar vi om våglängder på 800-900nm, så en bit under 1000.