Materialforskare från UCLA Samueli School of Engineering har utvecklat en högeffektiv tunnfilmssolcell som genererar mer energi från solljus än typiska solpaneler, tack vare dess design i två lager.

Enheten tillverkas genom att spruta ett tunt lager perovskit - en billig förening av bly och jod som har visat sig vara mycket effektiv för att fånga energi från solljus - på en kommersiellt tillgänglig solcell. Solcellen som bildar enhetens bottenlager är gjord av en kopparförening, indium, gallium och selenid, eller CIGS.

Teamets nya cell omvandlar 22,4 procent av den inkommande energin från solen, rekord i effektomvandlingseffektivitet för en perovskite-CIGS tandemsolcell. Prestanda bekräftades i oberoende tester vid U.S. Department of Energy National Renewable Energy Laboratory. (Föregående rekord, inrättades 2015 av en grupp vid IBMs Thomas J. Watson Research Center, var 10,9 procent.) UCLA-enhetens effektivitetshastighet liknar den för polykiselsolcellerna som för närvarande dominerar marknaden för solceller.

Forskningen, som publicerades idag i Vetenskap , leddes av Yang Yang, UCLA:s Carol och Lawrence E. Tannas Jr. Professor i materialvetenskap.

"Med vår tandem solcellsdesign, vi hämtar energi från två olika delar av solspektrumet över samma enhetsområde, "Sa Yang." Detta ökar mängden energi som genereras från solljus jämfört med CIGS -skiktet ensam. "

Yang tillade att tekniken att spruta på ett lager perovskit enkelt och billigt kunde införlivas i befintliga solcellstillverkningsprocesser.

Cellens CIGS -baslager, som är cirka 2 mikron (eller två tusendels millimeter) tjock, absorberar solljus och genererar energi med en hastighet av 18,7 procent effektivitet på egen hand, men att lägga till det 1 mikron tjocka perovskitskiktet förbättrar dess effektivitet-ungefär som hur en turboladdare till en bilmotor kan förbättra dess prestanda. De två lagren förenas av ett nanoskala -gränssnitt som UCLA -forskarna designade; gränssnittet hjälper till att ge enheten högre spänning, vilket ökar mängden kraft den kan exportera.

Och hela enheten sitter på ett glasunderlag som är cirka 2 millimeter tjockt.

"Vår teknik ökade den befintliga CIGS -solcellsprestandan med nästan 20 procent från sin ursprungliga prestanda, "Yang sa." Det innebär en minskning av energikostnaderna med 20 procent. "

Han tillade att enheter som använder tvålagersdesignen så småningom kan närma sig 30 procent effektomvandlingseffektivitet. Det blir forskargruppens nästa mål.