Wie wir alle wissen, ist Sonnenenergie die Hauptquelle der Lichtenergie. Siliziumpaneele können Licht in Elektrizität umwandeln, und herkömmliche Tandem-Solar-Lithium-Batterien können dies effektiver tun, indem sie zusätzliche Lichtwellenlängen absorbieren.

Darüber hinaus haben die Forscher festgestellt, dass es sich bei der Verwendung einer Dual-Serien-Konfiguration um ein neues System handelt, das eine traditionelle Silizium-Basis und eine weitere Peroxidschicht aus einer „Serien“-Kombination neuer Systeme verwendet, die mehr Energie sammeln und Erfassen Sie viel verschwendetes, reflektiertes und gestreutes Licht vom Boden (genannt „Albedo“), um den Strom der Reihensolarzellen deutlich zu erhöhen.

Am 11. Januar 2021 veröffentlichte die International Cooperation Organization, zu der auch Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) und der UT School of Engineering gehören, einen Artikel mit dem Titel „High Efficiency Based on Band Gap Engineering“ in der Zeitschrift Natural Energy. Peroxid/Double Monokristalline Silizium-Solarzelle“ (Efficientbifacialmonolithicperovskite Paper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Dieses Papier beschreibt den gesamten Prozess des Teams bei der Entwicklung von Peroxid-/Silizium-Bauelementen, um die derzeit akzeptierten Leistungsgrenzen von Serienkonfigurationen zu überschreiten.

Die Teammitglieder führten diese Forschung gemeinsam durch. Unter ihnen hat Dr. Michele DeBastiani eine Forschungsidee eingebracht und das Gerät zusammen mit Alessandro J. Mirabell.

Die Postdoktoranden der University of Toronto für Elektronik und Computertechnik YiHou, Bin Chen und Anand S. Subbiah entwickelten die Peroxid-Bandlücke, während Erkan Aydin und Furkan H. Isikgor den Tandem-Top-Kontakt und das Layout entwickelten.

Die Schlussfolgerung dieser Studie ist, dass die doppelseitige monolithische Peroxid/Silizium-Tandemsolarzelle die diffuse Lichtalbedo in der Umgebung nutzt und die Leistung besser ist als die der einseitigen Peroxid/Silizium-Tandemsolarzelle. Das Forschungsteam berichtete zunächst über die Ergebnisse des Outdoor-Tests. Unter einem einzigen AM-Sonnenlicht von 1.5 g überstieg der zertifizierte Leistungsumwandlungswirkungsgrad der doppelseitigen Serie 25 % und die Stromerzeugungsdichte betrug 26 mwcm-2.

Gleichzeitig untersuchten die Forscher die Peroxid-Bandlücke, die für eine optimale Stromanpassung unter verschiedenen realen Beleuchtungs- und Albedo-Bedingungen erforderlich ist, verglichen die Eigenschaften dieser doppelseitigen Säulen, die einer unterschiedlichen Albedo ausgesetzt waren, und lieferten einen Vergleich zwischen den beiden Berechnungsergebnissen der Energie Produktion an einem Standort mit unterschiedlichen Umgebungsbedingungen.

Schließlich verglich das Team Outdoor-Teststandorte mit einseitigen und doppelseitigen Peroxidase/Silizium-Strings, um den Mehrwert der Tandem-Dualität gegenüber Standorten mit tatsächlich relevanter Albedo zu demonstrieren.

Der Grundkörper der neuen Tandemsolarzelle besteht aus einer Siliziumschicht und einer Peroxidschicht. Gleichzeitig werden sie mit vielen anderen Verbindungen kombiniert. sagte Professor Stefaan DeWolf. „Die größte Herausforderung ist die Komplexität des Tandemgeräts. Es handelt sich um 14 Materialien, und jedes Material muss perfekt optimiert werden, um den Einfluss der Albedo zu berücksichtigen.“

sagte Dr. Michele DeBastiani, der Co-Leitautor der Studie. „Durch die Verwendung von Albedo können wir jetzt ohne Erhöhung der Herstellungskosten viel höhere Ströme erzeugen als herkömmliche bipolare Membranen.“ Zu den Autoren der Studie gehören Professor Ted Sargent und der Postdoktorand YiHou am Department of Electrical and Computer Engineering der University of Toronto.

hat in der Vergangenheit das Potenzial des Einfangens von indirektem Sonnenlicht untersucht, jedoch keine experimentellen Tests durchgeführt. Neben der University of Engineering and Technology haben Forscher der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) auch mit Mitarbeitern des Karlsruher Instituts für Technologie und der Universität Bologna zusammengearbeitet, um die wissenschaftlichen Erkenntnisse zu lösen, die erforderlich sind, um indirektes Sonnenlicht in die Energiegewinnungskapazitäten einzubeziehen ihrer Module und technischen Herausforderungen.

Dann testeten sie unter Außenbedingungen doppelseitige Tandem-Solarzellen und erreichten eine Effizienz, die alle kommerziellen Silizium-Solarmodule übertraf.

„Einzelne bifaziale Siliziumsolarzellen erhöhen ihren Anteil auf dem PHOTOVOLTAIK-Markt schnell, da sie eine relative Leistungssteigerung von 20 % bieten können. Die Verwendung dieser Methode in Peroxid/Silan kann effektiver sein als herkömmliche Siliziumsolarzellen. Und kann die Rohstoffkosten senken.“ Professor Stefaan DeWolf schloss. DeWolf und seine Kollegen haben diese Technologie in Zusammenarbeit mit Teams in Kanada, Deutschland und Italien entwickelt.

Abschließend konnten die Forscher durch Experimente belegen, wie man die doppelseitige Eigenschaft nutzen kann, um die Leistung der gesamten Peroxid/Silizium-Struktur zu verbessern. Aufgrund der Verwendung einer schmalen Peroxid-Bandlücke verlassen sich Vorrichtungsstrukturen mit transparenten Rückelektroden auf Albedo, um die Stromerzeugung der unteren Zelle zu erhöhen und gleichzeitig die Stromerzeugung der oberen Peroxidzelle zu erhöhen.

Diese Anpassung wird für Peroxide mit einer Bandlücke von 1.59-1.62 eV erreicht. Verglichen mit der einseitigen Peroxid/Silizium-Reihe ist der Bromgehalt am geringsten, so dass die Stabilität bezüglich der Halogenid-Segregation stark reduziert ist. Problem. Das Team bewertete die Leistung der doppelseitigen Tandemstruktur in Feldtests und sagte die Energieabgabe der doppelseitigen und einseitigen Tandemstruktur unter verschiedenen klimatischen Bedingungen voraus.

In beiden Fällen ist das Tandem besser als der einseitige Aufbau, was das Versprechen dieser Technologie zeigt. Diese Arbeit zeigt das Potenzial einer neuen Klasse von hocheffizienten Solarzellen, die eine leistungsstarke, aber kostengünstige Technologie verwenden können, um die Lücke zur 30mwcm-2PGD-Barriere zu schließen.

Von hier aus sind die weitere Verbesserung der Anlagenleistung und die Erweiterung der Technologieskala die nächsten logischen Schritte, um diese Technologie dem Photovoltaikmarkt näher zu bringen.

Professor Christophe Ballif, Direktor des Photovoltaik-Labors der Eidgenössischen Technischen Hochschule in Lausanne, Schweiz, nahm an dieser Forschung nicht teil. Er sagte. „Dieses Papier liefert den ersten klaren experimentellen Beweis für ein doppelseitiges Tandemgerät. Die von den Forschern berichtete quantitative Leistungsanalyse ist sehr wichtig, um die stabile Ausrüstung zu etablieren, die diese Technologie für den Eintritt in den Massenmarkt benötigt.“