Som vi alle ved, er solenergi den vigtigste kilde til lysenergi. Siliciumpaneler kan konvertere lys til elektricitet, og traditionelle tandem solcelle-lithium-batterier kan gøre dette mere effektivt ved at absorbere yderligere bølgelængder af lys.

Ikke nok med det, forskerne har indset, at ved at bruge en dual-serie konfiguration, er det et nyt system, der bruger et traditionelt siliciumbaseret og et andet lag peroxid lavet af en “serie” kombination af nye systemer, som kan opsamle mere energi og fange en masse spildt, reflekteret og spredt lys fra jorden (kaldet “albedo”) for at øge strømmen af ​​seriesolcellerne markant.

Den 11. januar 2021 offentliggjorde International Cooperation Organisation, inklusive forskere fra King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) og UT School of Engineering) en artikel med titlen “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” i tidsskriftet Natural Energy. Peroxid/dobbelt monokrystallinsk siliciumsolcelle” (Efficientbifacial monolitisk perovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Dette papir skitserer hele teamets proces med at designe peroxid/silicium-enheder til at overskride de aktuelt accepterede ydeevnegrænser for seriekonfigurationer.

Teammedlemmer gennemførte denne undersøgelse sammen. Blandt dem fremlagde Dr. Michele DeBastiani en forskningsidé og lavede enheden sammen med alessandro j. Mirabelli.

University of Toronto elektronik- og computeringeniør postdoc-stipendiater YiHou, Bin Chen og Anand S. Subbiah udviklede peroxidbåndgabet, mens Erkan Aydin og Furkan H. Isikgor udviklede tandem topkontakten og layoutet.

Konklusionen på denne undersøgelse er, at den dobbeltsidede monolitiske peroxid/silicium tandem solcelle udnytter det diffuse lys albedo i miljøet, og ydeevnen er bedre end den enkeltsidede peroxid/silicium tandem solcelle. Forskerholdet rapporterede først resultaterne af den udendørs test. Under et enkelt AM 1.5 g sollys oversteg den certificerede effektkonverteringseffektivitet for dobbeltsidede serier 25%, og strømproduktionstætheden var så høj som 26 mwcm-2.

Samtidig undersøgte forskerne det peroxidbåndgab, der kræves for optimal strømtilpasning under forskellige reelle belysnings- og albedoforhold, sammenlignede egenskaberne af disse dobbeltsidede søjler udsat for forskellige albedoer og gav en sammenligning mellem de to beregningsresultater af energi produktion på et sted med forskellige miljøforhold.

Endelig sammenlignede holdet udendørs teststeder med enkeltsidede og dobbeltsidede peroxidase/siliciumstrenge for at demonstrere merværdien af ​​tandem-dualitet til steder med faktisk relevant albedo.

Hoveddelen af ​​den nye tandemsolcelle er sammensat af et siliciumlag og et peroxidlag. Samtidig er de kombineret med mange andre forbindelser. sagde professor Stefaan DeWolf. “Den største udfordring er kompleksiteten af ​​tandem-enheden. Der er 14 materialer involveret, og hvert materiale skal være perfekt optimeret for at tage højde for indflydelsen fra albedo.”

sagde Dr. Michele DeBastiani, co-lead forfatter af undersøgelsen. “Ved at bruge albedo kan vi nu generere meget højere strømme end traditionelle bipolære membraner uden nogen stigning i produktionsomkostninger.” Forfatterne til undersøgelsen omfatter professor Ted Sargent og postdoc-forsker YiHou i afdelingen for elektro- og computerteknik ved University of Toronto.

har tidligere forsket i potentialet for at opfange indirekte sollys, men har ikke udført eksperimentelle forsøg. Foruden University of Engineering and Technology samarbejdede forskere ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) også med samarbejdspartnere fra Karlsruhe Institute of Technology og University of Bologna for at løse den nødvendige videnskab for at inkorporere indirekte sollys i energihøstningsmulighederne af deres moduler Og tekniske udfordringer.

Derefter testede de under udendørs forhold dobbeltsidede tandemsolceller og opnåede effektivitet, der oversteg alle kommercielle siliciumsolpaneler.

“Single bifacial siliciumsolceller øger hurtigt deres andel på det FOTOVOLTÆISKE marked, fordi de kan give en relativ ydelsesforbedring på 20 %. At bruge denne metode i peroxid/silan kan være mere effektiv end traditionelle siliciumsolceller. Og kan reducere prisen på råvarer.” Professor Stefaan DeWolf konkluderede. DeWolf og hans kolleger udviklede denne teknologi i samarbejde med teams i Canada, Tyskland og Italien.

I konklusionen af ​​papiret beviste forskerne gennem eksperimenter, hvordan man bruger den dobbeltsidede funktion til at forbedre ydeevnen af ​​hele peroxid/siliciumstrukturen. På grund af brugen af ​​et smalt peroxidbåndsgab er enhedsstrukturer med transparente bagelektroder afhængige af albedo for at øge strømgenereringen af ​​den nederste celle og samtidig øge strømgenereringen af ​​den øverste peroxidcelle.

Denne matchning opnås for peroxider med et båndgab på 1.59-1.62 eV. Sammenlignet med den enkeltsidede peroxid/silicium-serie er bromindholdet det mindste, så stabiliteten relateret til halogenid-segregering er stærkt reduceret. problem. Holdet evaluerede ydeevnen af ​​den dobbeltsidede tandemstruktur i feltforsøg og forudsagde energiproduktionen af ​​de dobbeltsidede og enkeltsidede tandemstrukturer under forskellige klimatiske forhold.

I begge tilfælde er tandemet bedre end den enkeltsidede struktur, hvilket viser løftet om denne teknologi. Dette arbejde viser potentialet i en ny klasse af højeffektive solceller, der kan bruge højtydende, men billig teknologi til at lukke hullet med 30mwcm-2PGD-barrieren.

Herfra er yderligere forbedring af udstyrs ydeevne og udvidelse af teknologiskala de næste logiske skridt for at bringe denne teknologi tættere på solcellemarkedet.

Professor Christophe Ballif, direktør for Photovoltaic Laboratory ved Federal Institute of Technology i Lausanne, Schweiz, deltog ikke i denne forskning. Han sagde. “Dette papir giver det første klare eksperimentelle bevis for en dobbeltsidet tandem-enhed. Den kvantitative analyse af ydeevne rapporteret af forskerne er meget vigtig for at etablere det stabile udstyr, der kræves for, at denne teknologi kan komme ind på massemarkedet.”