Singapur Ulusal Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, 26.4 cm1 aktif alanda %2 güç dönüşüm verimliliği (PCE) sağladığı onaylanan yeni bir perovskit-organik tandem güneş pili geliştirdi ve bu tür cihazlar için yeni bir dünya rekoru kırdı. Bulgular, Nature dergisinin son sayısında yayınlandı.

Ekip, yeni geliştirilen tandem hücrenin ultra incelik ve esnekliği bir araya getirerek gelecekte drone'lar, akıllı tekstiller ve giyilebilir cihazlar gibi yapay zeka destekli ekipmanlara doğrudan entegre edilerek temiz enerji sağlamayı mümkün kıldığını vurguladı.

Çığır Açan Yenilik: Dar Bant Aralığı Organik Absorber

Bu ilerlemenin özünde, ekibin öncü dar bant aralıklı organik soğurucusu yer almaktadır. Hassas bir "foton tuzağı" olarak işlev görerek, yakın kızılötesi (NIR) bölgesindeki fotonları etkili bir şekilde yakalayarak, ince film tandem güneş hücresi geliştirmede uzun süredir devam eden bir teknik darboğazı başarıyla aşmaktadır.

Perovskit ve organik yarı iletken malzemelerin ayarlanabilir bant aralıkları teorik verimlilik sınırlarını aşma potansiyeli sunarken, düşük NIR emilimi ilerlemeyi sürekli olarak engellemektedir.

Yenilikçi Moleküler Tasarım

Bu zorluğun üstesinden gelmek için ekip, asimetrik bir organik alıcı tasarladı. Bu yapı, ışık emilim aralığını derin-NIR bölgelerine kadar genişletmekle kalmıyor, aynı zamanda yüksek düzenli moleküler hizalamayı mümkün kılarken yeterli yük ayırma itici kuvvetini de koruyor. Ekip, ultra hızlı spektroskopi ve cihaz fiziği analizi yoluyla, bu tasarımın minimum enerji kaybıyla verimli yük toplama sağladığını doğruladı.

Cihaz Entegrasyonu ve Performansı

Uygulamada, araştırmacılar bu yüksek performanslı organik alt hücreyi üstteki bir perovskit hücreyle istiflediler ve bunları şeffaf iletken oksit ara tabakasıyla entegre ettiler. Önemli sonuçlar şunlardır:

● 27.5 cm0.05'lik bir mikro cihaz için %2 PCE

● Standart 26.7 cm1'lik bir cihaz için %2 PCE

● 26.4 cm1 hücre için %2 bağımsız olarak onaylanmış verimlilik

Bu başarı, sadece perovskit-organik tandem rekorunu kırmakla kalmıyor, aynı zamanda aynı boyuttaki perovskit-CIGS ve tek bağlantılı perovskit hücrelerini de geride bırakıyor.