Forskare på företaget Oxford PV har satt världsrekord genom att uppta så mycket om 29,52 procents effektivitet ur en så kallad tandemsolcell, som består av kisel och det billiga mineralet perovskit.
En solcells effektivitet är ett uttryck för dess förmåga att omvandla solens energi till elektricitet. En del av solljuset reflekteras bort eller går till spillo som värme, medan resten absorberas i solcellerna och blir till el.
Den nya tandemsolcellen kan med andra ord omvandla knappt 30 procent av solens ljus till el. Det kan jämföras med effektiviteten hos de solceller som finns på marknaden i dag, som sällan når upp över 20 procent.
Rekordet sattes bara ett par veckor efter att en tysk forskargrupp från forskningsinstitutet Helmholtz-Zentrum Berlin satte ett rekord på 29,15 procents effektivitet i en liknande solcell.
Fotoner från solen slår ut el ur solceller
Den nya solcellens höga effektivitet beror på dess speciella tandemkonstruktion, i vilken ett skikt kiselsolceller kombineras med en tunn film av perovskit.
En solcell består vanligtvis av tre skikt, med ett neutralt skikt placerat mellan två yttre skikt som har överskott respektive underskott av elektroner. När skikten sätts ihop rör sig de överskjutande elektronerna mot det skikt som har ett underskott. Det skapar ett elektriskt fält i det neutrala skiktet.
🎬 Se hur solceller fungerar:
När solens ljus träffar solcellen kolliderar ljusets fotoner med elektroner som slås loss. De fria elektronerna börjar att följa det elektriska fältet mot det skikt där det finns ett underskott, vilket ger upphov till en elektrisk ström.
Men samtliga fotoner har inte rätt energi för att slå loss elektroner. Om en foton har en energinivå som ligger över eller under ett visst materials så kallade bandgap – ett energiområde, där det inte kan finnas elektroniska tillstånd – kan den inte slå loss elektroner.
Perovskit absorberar det starkaste ljuset
Det är här perovskit kommer in i bilden. Mineralet har nämligen ett större bandgap än kisel. Kisel är bra på att fånga upp energin från de svagare delarna av ljusets spektrum – det röda och infraröda ljuset – men perovskit kan utnyttja de kraftfullare ultravioletta och synliga delarna av ljuset.
Det finns rikligt med perovskit i naturen och den är billig att utvinna. Dessutom säger forskare från Oxford PV att de snart är redo att starta massproduktion.
Deras solceller skulle faktiskt ha kommit ut på marknaden redan under 2021, men det satte covid-19 stopp för. Så nu väntar de sig en lansering under 2022.