Mini-modul cu celule solare pe baza de perovskit


Project Director: Dr. Lucia LEONAT

Rezumat

În ultimul deceniu, a aparut o nouă generație de celule solare, celulele solare pe baza de perovskit hibrid (HPSCs, sau pur și simplu PSCs). Acestea cumulează proprietăți fotofizice intrinseci excepționale cu versatilitatea de fabricație și materiale precursoare ieftine, prin urmare, prezintă un potențial imens de producție pe suprafețe mari la scară industrială.

Acest proiect aduce cercetări anterioare realizate de grupul nostru, în domeniul celulelor solare perovskite, mai aproape de aplicațiile comerciale, prin fabricarea celulelor solare perovskite cu suprafață mare și integrarea lor în module solare funcționale. Proiectul Solar-PVK își propune să dezvolte celule solare eficiente, cu o suprafață activă ce depășește 1 cm², folosind tehnologii de depunere din solutii, cu costuri reduse. Aceste dispozitive vor fi conectate și încapsulate într-o cutie etanșă, fabricată în institutul nostru, tot asamblul formand un prototip funcțional de modul solar. Acest modul solar va fi integrat într-un încărcător portabil solar, capabil să alimenteze, de exemplu, un telefon mobil, în caz de situații de urgență sau aplicații off-grid de putere redusă.

1. PhD Lucia Leonat (CS II)

2. PhD. Ioana Pintilie (CS I)

3. PhD Viorica Stancu (CS III)

4. Andrei Tomulescu (ACS)

5. Eng. Vasilica Toma (Tehnician)

6. Eng  Gabriel Dobrescu (Tehnician)

7. Eng. Mihai Cioca (Tehnician)

8. Eng. Adelina Ighigeanu (Tehnician)

Diseminare

  1. Conferinta "20th International Balkan Workshop on Applied Physics- IBWAP2022", care a avut loc în perioada 11-16 iulie 2022 la Constanța pentru prezentarea orala sustinuta de catre L. Leonat, a lucrarii "Hybrid perovskite solar cells - Improving the stability through compositional engineering", autori: L. N. Leonat, V. Stancu, A.G. Tomulescu, V. Toma, , A.C. Galca, S. Derbali, C. Besleaga, M. Florea, I. Pintilie.
  2. Conferinta "20th International Balkan Workshop on Applied Physics- IBWAP2022", care a avut loc în perioada 11-16 iulie 2022 la Constanța pentru prezentare lucrare sub forma de poster "Triple Cation Mixed Halide Perovskite and SnO2 Mesoporous Scaffold For Solar Cells", autori: V. Stancu, L. N. Leonat, A.G. Tomulescu, A.C. Galca, C. Besleaga, V. Toma, S. Derbali, L. Balescu, M. Florea, I. Pintilie.
  3. Conferinta "20th International Balkan Workshop on Applied Physics- IBWAP2022", care a avut loc în perioada 11-16 iulie 2022 la Constanța pentru prezentarea orala sustinuta de catre A.G. Tomulescu, a lucrarii "Partial substitution with imidazolium in hybrid perovskite solar cells for stability improvement", autori: A.G. Tomulescu, L. N. Leonat, F. Neatu, V. Stancu, V. Toma, S. Derbali, S. Neatu, A.M. Rostas, C. Besleaga, R. Patru, M. Florea, I. Pintilie.
  4.  Conferinta “International Conference on the Science and Technology of Synthetic Metals - ICSM 2022”, care a avut loc in perioada 17-22 Iulie 2022, in Glasgow, Scotia cu lucrarea sub forma de poster “Perovskite solar cells - From small to large area”, autori L. N. Leonat, V. Stancu, A.G. Tomulescu, V. Toma, I. Pintilie;
  5.  Conferința „E-MRS Fall 2021” desfășurată în perioada 21 - 23 Septembrie 2021, participare on-line cu lucrarea sub formă de poster cu titlul “Perovskite solar cells fabricated by spray coating and doctor-blade in ambient conditions”, autori L. N. Leonat, V. Stancu, A.G. Tomulescu, I. Pintilie.

 

În cadrul Etapei II a proiectului s-a realizat Instalația de depunere straturi subțiri organice și hibride cu proprietăți fotovoltaice prin metodele dr. blade si slot-die. Cu ajutorul ei s-au fabricat celule solare cu arie mare, de peste 2,4 cm pătrați arie activa cu o eficienta de 4%

Special pentru aceste celule s-au fabricat măști de depunere a electrozilor superiori si dispozitiv de contactare a celulelor pentru măsurare.

În cadrul Etapei III a proiectului s-au fabricat, măsurat și încapsulat mai multe mini- module cu celule solare perovskite de arie mare. Un mini-modul solar, sau simplu modul solar cu celule perovskite, este compus din  de 4 celule solare, fabricate simultan pe același suport de sticlă de 50x50 mm dimensiune. Încărcătorul solar este alimentat de unul sau mai multe module fotovoltaice pentru a obține curentul și tensiunea necesare alimentării unui încărcător de telefon mobil.

Pentru protejarea ariei active a dispozitivelor față de condițiile atmosferice, în special față de umiditate, care duce la degradarea rapidă a materialelor organice și hibride, este necesară încapsularea modulelor solare.

Folosind modulele încapsulate, s-au realizat și testat doua încărcătoare solare, care pot funcționa cu 2 sau 4 module.

H. Mehdi, L.N. Leonat, V. Stancu, H. Saidi, M. Enculescu, A.G. Tomulescu, V. Toma, I. Pintilie, A. Bouazizi, A.C. Galca, "Effect of chlorine and bromine on the perovskite crystal growth in mesoscopic heterojunction photovoltaic device", Materials Science in Semiconductor Processing, vol 143, (2022), 106558, https://doi.org/10.1016/j.mssp.2022.106558.

Rezumat final

Proiectul a avut ca obiectiv principal dezvoltarea de celule solare perovskite cu suprafață activă de peste 1 cm2, utilizând tehnologii de depunere a soluțiilor cu costuri reduse, celule integrabile într-un prototip de modul solar funcțional, capabil să alimenteze un încărcător solar de telefon mobil.

Una din realizările obținute în cadrul proiectului sunt modulele solare cu 4 celule cu perovskit hibrid de 2,4 cm2 arie activă, cu un design unic ce permite încapsularea întregii suprafețe active a modulului. Fabricarea lor s-a realizat folosind tehnici de depunere pe suprafețe extinse, compatibile cu cele folosite în industrie, precum pulverizarea și depunerea cu ajutorul unei raclete sau lamă (slot-die). Aceste module reprezintă piesele de bază ale unui încărcător solar, realizat ca obiectiv final al proiectului. Încărcătorul solar poate funcționa cu 2 sau 4 module solare.

Încărcătorul solar cu celule perovskite prezintă potențial aplicativ datorită faptului că poate alimenta dispozitive mobile și reduce dependența de rețeaua electrică, favorizând mobilitatea.

lucia.leonat@infim.ro

 


PROJECTS/ PROIECTE NATIONALE


Back to top

Copyright © 2022 National Institute of Materials Physics. All Rights Reserved