Gosododd tîm o ymchwilwyr o dan arweiniad yr Athro Anita Ho Baillie, Cadair Nanowyddoniaeth John Hooke ym Mhrifysgol Sydney yn Awstralia, record technoleg solar newydd ar gyfer cell solar triphlyg mwyaf y byd.
Eu 16-cm2mae cell cyffordd triphlyg yn-cyflwr effeithlonrwydd trosi pŵer cyson o 23.3% (ardystiedig yn annibynnol), sef yr uchaf a adroddwyd ar gyfer dyfais ardal fawr o'i bath. Creodd ei thîm 1-cm hefyd2cell gydag effeithlonrwydd 27.06%, a sefydlodd safonau sefydlogrwydd thermol newydd (gweler y fideo).
Mae'r ymdrech am enillion effeithlonrwydd yn cael ei yrru gan "gostwm mwy ar gyfer effeithlonrwydd trosi pŵer- oherwydd y terfyn effeithlonrwydd damcaniaethol ar gyfer cyffordd driphlyg yw ~51%, tra ar gyfer cyffordd ddwbl mae tua 45%," meddai Ho-Baillie, sydd hefyd yn gysylltiedig â Sefydliad Net Zero Prifysgol Sydney. "Mae cyffordd sengl yn 33% os nad yw bandgap y gell solar wedi'i gyfyngu, ond dim ond 30% ar gyfer silicon."
Mae celloedd solar tandem amlgyffordd yn cynnwys pentyrru celloedd solar gyda bylchau band gwahanol-gyda'r uchaf ar yr haul-yr ochr sy'n wynebu-i ganiatáu i bob cell drosi rhannau o'r sbectrwm solar yn ynni trydanol yn fwy effeithlon ac i leihau colledion is-bwlch band a thermoli.
"Mewn -gell cyffordd, er enghraifft, mae'r gyffordd bandgap llydan uchaf yn trosi ynni ffoton uwch yn ynni trydanol ac yn ei wneud yn fwy effeithlon na chyffordd bandgap culach-sy'n lleihau colled thermoleiddio," eglura Ho-Baillie. "Mae'r ffoton ynni is yn mynd drwy'r gyffordd bandgap lydan uchaf a bydd yn cael ei amsugno gan y gyffordd isaf bandgap culach ar gyfer trosi ynni trydanol. Os nad oedd y gyffordd waelod yno, mae ffotonau ynni llai o'r fath yn arwain at golli is-amsugno bwlch."
Dyluniadau optegol
Er mwyn dangos y dyluniadau optegol dan sylw, mae dwy gyffordd perovskite uchaf y tîm wedi'u rhyng-gysylltu'n drydanol trwy nanoronynnau aur. "Fe wnaethon ni ddefnyddio modelu optegol i efelychu effaith sylw nanoronynnau ar golled optegol, a modelu trydanol i efelychu'r cyswllt ohmig a wneir gan y nanoronyn," eglura Ho-Baillie. "Mae cydbwysedd yn cael ei daro pan fydd nifer digonol o nanoronynnau yn bresennol ar gyfer colled optegol lleiaf posibl heb gyfaddawdu perfformiad trydanol."
Fe wnaeth tîm Baillie hefyd wella sefydlogrwydd a pherfformiad y gyffordd perovskite bandgap eang (1.91-eV) trwy "newid rubidium gyda'r methylammonium llai sefydlog yn y perovskite a disodli piperazinium-deuclorid (PDCI) gyda fflworid lithiwm llai sefydlog fel haen passivating arwyneb," meddai.
Ho-Fe wnaeth dyfalbarhad Baillie wrth ddymuno delweddu'r aur tra-thin dalu ar ei ganfed. “Mae angen swm tyngedfennol o aur i glystyrau ei ffurfio i ddod yn ffilm lled-barhaol yn gyntaf,” meddai. "Bydd mwy o aur yn galluogi ffilm barhaus i dyfu. O dan y swm critigol 'clwstwr', bydd aur ar ffurf nanoronynnau. Yr hyn sy'n gwneud ein canfyddiadau'n ddiddorol yw nad oes angen ffilmiau-parhaus neu ddim yn barhaus- i gysylltu dwy gyffordd. Er eu bod yn ynysig, mae nanoronynnau yn ddigon ar gyfer cyswllt ohmig rhwng y cyffyrdd ar gyfer lleihau colledion trafnidiaeth optegol i'r lleiaf posibl."
Beth mae'r cofnod effeithlonrwydd hwn yn ei olygu i'r maes? "Mae ein harddangosiad yn rhoi cipolwg ar briodweddau materol pwysig ar gyfer gwelliannau effeithlonrwydd yn y dyfodol," meddai Ho-Baillie. "Mae dadansoddiad colled hefyd yn darparu argymhellion ar gyfer gwelliannau effeithlonrwydd yn y dyfodol-ar gyfer dyfeisiau ardal bach a mawr. Nesaf i fyny: Cyffordd driphlyg 30%, yn gwthio tuag at 40%."
Roedd gwaith y tîm yn cynnwys partneriaid o Tsieina, yr Almaen, a Slofenia, a derbyniodd gefnogaeth gan Asiantaeth Ynni Adnewyddadwy Awstralia a Chyngor Ymchwil Awstralia.
