תא פרו-פסק משולש משיג 27.3% יעילות
סקירה כללית
תא פרו-פסק משולש עם שכבת חיבור גרפין אוקסיד/SAM הגיע ל‑27.3% יעילות, שיא עולמי למכשירי פרו-פסק מרובי שכבות. המחקר, שנערך על‑ידי אוניברסיטת פוטסדאם (גרמניה) ו‑Empa (שוויץ), פורסם ב‑Joule והציג אסטרטגיית חיבור דו‑שכבתית שמפחיתה איבודי טעינה ומגבירה יציבות.
איך עובדת שכבת GO/SAM?
- SAM‑ים (שכבות חד‑מולקולריות) משמשים כיום כשכבות הולכת חורים בעלות ספיגה אופטית מינימלית, אך שליטה מדויקת בעובי ובצפיפות המולקולות קשה.
- חקר הצוות הראה כי SAM‑ים מבוססי קרבוזול (MeO‑2PACz) גורמים לאיבודי יונים משמעותיים, מה שמקטין את ה‑VOC.
- הוספת גרפין אוקסיד (GO) לפני SAM יוצר אינטראקציה חזקה בין קבוצות החמצן של GO לקבוצות הפוספוריק של MeO‑2PACz, מה שמבטיח כיסוי אחיד יותר של ITO ומפחית פגמים בממשק.
- התוצאה היא משטח בעל מורפולוגיה אחידה, צמיחת פרו‑פסק בעלת אוריינטציה קריסטלית מועדפת ופחות פגמים בממשק, ובכך משפרת את זרימת המטענים.
ביצועים משופרים
- התא המשולש כולל שלושה תתי‑תאים:
- תת‑תא עליונה – חצי‑פסק ברוחב פס 2.00 eV, חיבור ITO/NiOx/SAM.
- תת‑תא אמצעית – פסק בינוני 1.55‑1.60 eV עם C60/SnOx.
- תת‑תא תחתונה – פסק נמוך 1.25 eV עם Cu כאלקטרודה אחורית.
- הוספת שכבת GO/SAM העלתה את ה‑PCE מ‑23.6% ל‑25.1% רק בעזרת חיבור ITO/שכבת ריקומבינציה, והאופטימיזציה של תת‑תא האמצעית הביאה לשיא של 27.3%.
- יציבות משופרת – התא שמר על 90 % מה‑PCE הראשוני לאחר 770 שעת חשיפה רציפה לשמש, לעומת תאים עם PEDOT:PSS שהציגו ירידה מהירה יותר.
מה המשמעות לישראל?
בהתבסס על נתוני השוק הישראלי (תעריף ייצור למגורים ~₪0.48/kWh, עלות התקנה ~₪3,150/kWp), תא בעל 27.3% יעילות צפוי לייצר כ‑1,700 kWh לכל kWp בשנה (בהתאם לתפוקת השמש הממוצעת במרכז). עבור מערכת ביתית של 10 kWp במרכז הארץ, ההפקה השנתית תהיה כ‑17,000 kWh, שווי של כ‑₪8,160 בשנה. עלות ההתקנה תעמוד על כ‑₪31,500, ולכן תקופת החזר פשוטה היא כ‑3.9 שנים, דומה לזמן החזר של מערכות פוטו‑וולטאיות מסורתיות. בנוסף, החיסכון בפליטת CO₂ – כ‑0.5 kg לכל kWh – יקטן את טביעת הרגל הפחמנית בכ‑כ‑8.5 טון לשנה, שווה לכ‑425 עצים.
מבט לעתיד
הצוות מציין כי הפחתת התנגדות ה‑transport ושיפור ההתאמה האנרגטית עשויים לדחוף את ה‑PCE של תאים מרובי‑שכבות מעבר ל‑30% בטווח הקרוב. אם תהליך הייצור יצליח לשמור על עלויות תחרותיות, ניתן לצפות לשילוב רחב של תאים פרו‑פסק במערכות קצה‑לקוח ובפרויקטים קהילתיים בישראל, מה שיתרום משמעותית למטרת 30 % אנרגיה מתחדשת עד 2030.
המאמר מבוסס על פרסום ב‑Joule של צוות אוניברסיטת פוטסדאם ו‑Empa, וכן על ניתוחים של PV‑Magazine
FAQ
מהי יעילות השיא של התא הפרו‑פסק המשולש?
27.3% – נרשמה במבחן מעבדה עם שכבת GO/SAM.
כמה זמן התא שמר על 90% מה‑PCE הראשוני?
770 שעות של חשיפה רציפה לשמש.
איך משפיעה השכבה הדו‑שכבתית על עלות ה‑PCE?
ה‑GO מקנה כיסוי SAM אחיד יותר, מפחית פגמים בממשק ומקטין איבודי יונים, מה שמעלה את ה‑PCE מ‑23.6% ל‑25.1% ואף יותר.
מה המשמעות הכלכלית למערכת ביתית של 10 kWp בישראל?
המערכת תייצר כ‑18,000 kWh לשנה, שווי כ‑₪8,640, והחזר השקעה משוער בכ‑3.6 שנים.
האם הטכנולוגיה מוכנה לשוק המסחרי?
המחקר מדגיש פוטנציאל לתקני תעשייה גבוהים, אך דרוש פיתוח ייצור בקנה מידה רחב כדי להגיע למחירי תחרות.
Share this post
More from Research
6
Heatwaves Slash Solar Output Up to 90% in Iberia
Iberian heatwaves can slash PV output by up to 90 % in a single hour, with daily losses of up to 17.6 % – a warning that extreme heat, not duration, drives the biggest solar efficiency drops.
Recycling Solar Panels Faces Cost Hurdles
Researchers confirm that all major PV components can be recycled, but sulphur‑coated aluminium, antimony‑laden glass and falling silver content threaten the economics of large‑scale recycling.
El Niño to Boost Solar Irradiance 2026
A strengthening El Niño will lift solar irradiance above normal in the second half of 2026, especially in Southeast Asia and central‑western Europe, with up to 5 % more sunshine in parts of Europe.
Laser‑Patterned Contacts Boost TOPCon to 26%
A picosecond‑laser and KOH wet‑etch process creates poly‑Si finger contacts that cut parasitic loss and lift certified TOPCon cell efficiency to 26.08%, a boost that could shave years off Israeli rooftop solar payback.
German Lab Starts Calibrating Large‑Area Tandems
Germany’s ISFH now offers calibration for large‑area perovskite‑silicon tandem cells up to 210 mm wafers, a step that could speed high‑efficiency modules onto Israeli rooftops.
Cyber‑Shield for Solar Plants Cuts Attack Risk
A two‑stage state‑estimation framework (EC‑WLSE + EC‑SHGME) can detect up to 95 % of sophisticated false data injection attacks on utility‑scale PV plants, offering a lightweight, hardware‑free cyber shield.