Як мы ўсе ведаем, сонечная энергія з’яўляецца асноўнай крыніцай светлавой энергіі. Сіліконавыя панэлі могуць пераўтвараць святло ў электрычнасць, а традыцыйныя тандэмныя сонечныя літыевыя батарэі могуць зрабіць гэта больш эфектыўна, паглынаючы дадатковыя даўжыні хвалі святла.

Мала таго, даследчыкі зразумелі, што пры выкарыстанні двухсерыйнай канфігурацыі гэта новая сістэма, якая выкарыстоўвае традыцыйную крэмнію і яшчэ адзін пласт перакісу, зроблены з «серыйнай» камбінацыі новых сістэм, якія могуць збіраць больш энергіі і захапіць шмат патрачанага, адлюстраванага і рассеянага святла ад зямлі (так званага «альбеда»), каб значна павялічыць ток серыйных сонечных элементаў.

11 студзеня 2021 года Арганізацыя міжнароднага супрацоўніцтва, у тым ліку даследчыкаў з Універсітэта навукі і тэхналогій Караля Абдулы (KAUST) і Інжынернай школы UT), апублікавала артыкул пад назвай «Высокая эфектыўнасць на аснове паласы зазору Engineering» у часопісе Natural Energy. Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell» (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

У гэтым артыкуле апісваецца ўвесь працэс праектавання перакісных/крэмніевых прылад, якія перавышаюць прынятыя ў цяперашні час межы прадукцыйнасці серыйных канфігурацый.

Члены каманды завяршылі гэта даследаванне разам. Сярод іх доктар Мікеле ДэБастыяні высунуў ідэю даследавання і зрабіў прыладу разам з Алесандра Дж. Мірабэлі.

Навуковыя супрацоўнікі Таронцкага электроннага і камп’ютэрнага інжынірынгу ІХоу, Бін Чэн і Ананд С. Суббія распрацавалі перакісную шырыню, а Эркан Айдын і Фуркан Х. Ісікгор распрацавалі тандэмны верхні кантакт і макет.

Выснова гэтага даследавання заключаецца ў тым, што двухбаковы маналітны тандэмны сонечны элемент з перакісу і крэмнію выкарыстоўвае альбеда рассеянага святла ў навакольным асяроддзі, і прадукцыйнасць лепш, чым у аднабаковай перакісу/крэмніевай тандэме сонечнай батарэі. Даследчая група спачатку паведаміла аб выніках выпрабаванняў на адкрытым паветры. Пры адным сонечным святле АМ 1.5 г сертыфікаваная эфектыўнасць пераўтварэння электраэнергіі двухбаковай серыі перавысіла 25%, а шчыльнасць выпрацоўкі электраэнергіі склала 26 МВт-2.

У той жа час даследчыкі вывучылі перакісную запаволеную шырыню, неабходную для аптымальнага ўзгаднення току пры розных умовах рэальнага асвятлення і альбеда, параўноўвалі характарыстыкі гэтых двухбаковых слупоў, якія падвяргаюцца рознаму альбеда, і правялі параўнанне двух вынікаў разліку энергіі. вытворчасць у месцы з рознымі ўмовамі навакольнага асяроддзя.

Нарэшце, каманда параўнала месцы для тэставання на адкрытым паветры з аднабаковымі і двухбаковымі струнамі пероксидазы / крэмнію, каб прадэманстраваць дадатковую каштоўнасць тандэмнай дваістасці ў месцах з рэальным адпаведным альбеда.

Асноўная частка новага тандэмнага сонечнага элемента складаецца з крэмнію і перакісу. У той жа час яны спалучаюцца з многімі іншымі злучэннямі. Сказаў прафесар Стэфаан ДэВольф. «Галоўная праблема — складанасць тандэмнай прылады. Тут задзейнічана 14 матэрыялаў, і кожны матэрыял павінен быць ідэальна аптымізаваны, каб улічыць уплыў альбеда».

сказаў доктар Мікеле ДэБасціані, сукіраўнік даследавання. «Выкарыстоўваючы альбеда, мы цяпер можам генераваць значна большыя токі, чым традыцыйныя біпалярныя мембраны, без павелічэння выдаткаў на вытворчасць». Сярод аўтараў даследавання – прафесар Тэд Сарджент і дактарант ІХоў з кафедры электратэхнікі і камп’ютэрнай тэхнікі ў Універсітэце Таронта.

у мінулым праводзіў даследаванні патэнцыялу захопу непрамога сонечнага святла, але не праводзіў эксперыментальных выпрабаванняў. У дадатак да Інжынерна-тэхналагічнага ўніверсітэта, даследчыкі з Універсітэта навукі і тэхнікі Караля Абдалы (KAUST) таксама супрацоўнічалі з супрацоўнікамі з Тэхналагічнага інстытута Карлсруэ і Балонскага ўніверсітэта, каб высветліць навуку, неабходную для ўключэння непрамога сонечнага святла ў магчымасці збору энергіі. іх модуляў І інжынерных задач.

Затым, ва ўмовах надвор’я, яны пратэставалі двухбаковыя тандэмныя сонечныя батарэі і дасягнулі эфектыўнасці, якая перавышае любыя камерцыйныя крамянёвыя сонечныя батарэі.

«Адзіночныя двухфасальныя крэмніевыя сонечныя элементы хутка павялічваюць сваю долю на рынку фотаэлектрычных, таму што яны могуць забяспечыць адноснае павышэнне прадукцыйнасці на 20%. Выкарыстанне гэтага метаду ў перакісу/сілане можа быць больш эфектыўным, чым традыцыйныя крэмніевыя сонечныя элементы. І можа знізіць кошт сыравіны». Падсумаваў прафесар Стэфаан ДэВольф. ДэВольф і яго калегі распрацавалі гэтую тэхналогію ў супрацоўніцтве з камандамі з Канады, Германіі і Італіі.

У заключэнне артыкула даследчыкі даказалі шляхам эксперыментаў, як выкарыстоўваць двухбаковую функцыю для паляпшэння прадукцыйнасці ўсёй структуры перакісу/крэмнія. У сувязі з выкарыстаннем вузкай зазоннай зоны перакісу, структуры прылад з празрыстымі заднімі электродамі абапіраюцца на альбеда, каб павялічыць генерацыю току ніжняй ячэйкі і адначасова павялічыць генерацыю току верхняй перакіснай ячэйкі.

Такое ўзгадненне дасягаецца для пераксідаў з шырынёй забароненай зоны 1.59-1.62 эВ. У параўнанні з аднабаковай серыяй перакісу / крэмнію ўтрыманне брому найменшае, таму стабільнасць, звязаная з аддзяленнем галогенідаў, значна зніжаецца. праблема. Каманда ацаніла прадукцыйнасць двухбаковай тандэмнай структуры ў палявых выпрабаваннях і прагназавала выхад энергіі двухбаковай і аднабаковай тандэмнай канструкцыі ў розных кліматычных умовах.

У абодвух выпадках тандэм лепш, чым аднабаковая канструкцыя, што сведчыць аб перспектыўнасці гэтай тэхналогіі. Гэтая праца паказвае патэнцыял новага класа высокаэфектыўных сонечных элементаў, якія могуць выкарыстоўваць высокапрадукцыйныя, але недарагія тэхналогіі, каб ліквідаваць разрыў з бар’ерам 30mwcm-2PGD.

Адсюль далейшае паляпшэнне прадукцыйнасці абсталявання і пашырэнне маштабу тэхналогій з’яўляюцца наступнымі лагічнымі крокамі, каб наблізіць гэтую тэхналогію да рынку фотаэлектрычных.

Прафесар Крыстаф Балліф, дырэктар фотаэлектрычнай лабараторыі Федэральнага тэхналагічнага інстытута ў Лазане, Швейцарыя, не ўдзельнічаў у гэтым даследаванні. Ён сказау. «Гэтая праца дае першыя дакладныя эксперыментальныя доказы двухбаковага тандэмнага прылады. Колькасны аналіз прадукцыйнасці, пра які паведамілі даследчыкі, вельмі важны для стварэння стабільнага абсталявання, неабходнага для выхаду гэтай тэхналогіі на масавы рынак».