Όπως όλοι γνωρίζουμε, η ηλιακή ενέργεια είναι η κύρια πηγή φωτεινής ενέργειας. Τα πάνελ πυριτίου μπορούν να μετατρέψουν το φως σε ηλεκτρική ενέργεια και οι παραδοσιακές ηλιακές μπαταρίες λιθίου μπορούν να το κάνουν πιο αποτελεσματικά απορροφώντας επιπλέον μήκη κύματος φωτός.

Όχι μόνο αυτό, οι ερευνητές έχουν συνειδητοποιήσει ότι χρησιμοποιώντας μια διαμόρφωση διπλής σειράς, είναι ένα νέο σύστημα που χρησιμοποιεί ένα παραδοσιακό πυρίτιο και ένα άλλο στρώμα υπεροξειδίου που αποτελείται από έναν «σειρά» συνδυασμό νέων συστημάτων, τα οποία μπορούν να συλλέξουν περισσότερη ενέργεια και συλλάβετε πολύ σπατάλη, ανακλώμενο και διάσπαρτο φως από το έδαφος (που ονομάζεται “albedo”) για να αυξήσετε σημαντικά το ρεύμα των ηλιακών κυψελών της σειράς.

Στις 11 Ιανουαρίου 2021, ο Διεθνής Οργανισμός Συνεργασίας, συμπεριλαμβανομένων ερευνητών από το Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah (KAUST) και τη Σχολή Μηχανικών του UT) δημοσίευσε ένα άρθρο με τίτλο «High Efficiency Based on Band Gap Engineering» στο περιοδικό Natural Energy. Άρθρο Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell» (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Αυτό το έγγραφο περιγράφει ολόκληρη τη διαδικασία της ομάδας σχεδιασμού συσκευών υπεροξειδίου/πυριτίου ώστε να υπερβαίνουν τα επί του παρόντος αποδεκτά όρια απόδοσης των διαμορφώσεων σειρών.

Τα μέλη της ομάδας ολοκλήρωσαν αυτήν την έρευνα μαζί. Μεταξύ αυτών, ο Δρ Michele DeBastiani πρότεινε μια ερευνητική ιδέα και έφτιαξε τη συσκευή μαζί με τον alessandro j. Μιραμπέλι.

Οι μεταδιδακτορικοί υπότροφοι ηλεκτρονικών και μηχανικών υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Τορόντο, YiHou, Bin Chen και Anand S. Subbiah ανέπτυξαν το χάσμα ζώνης υπεροξειδίου, ενώ οι Erkan Aydin και Furkan H. Isikgor ανέπτυξαν την επαφή και τη διάταξη κορυφαίας σειράς.

Το συμπέρασμα αυτής της μελέτης είναι ότι το διπλής όψης μονολιθικό διπλό ηλιακό κύτταρο υπεροξειδίου/πυριτίου χρησιμοποιεί το διάχυτο φως στο περιβάλλον και η απόδοση είναι καλύτερη από αυτή του ηλιακού κυττάρου μονής όψης υπεροξειδίου/πυριτίου. Η ερευνητική ομάδα ανέφερε αρχικά τα αποτελέσματα της υπαίθριας δοκιμής. Κάτω από ένα μόνο ηλιακό φως AM 1.5 g, η πιστοποιημένη απόδοση μετατροπής ισχύος των σειρών διπλής όψης ξεπέρασε το 25% και η πυκνότητα παραγωγής ενέργειας έφτασε τα 26 mwcm-2.

Ταυτόχρονα, οι ερευνητές μελέτησαν το διάκενο ζώνης υπεροξειδίου που απαιτείται για τη βέλτιστη αντιστοίχιση ρεύματος υπό διάφορες συνθήκες πραγματικού φωτισμού και albedo, συνέκριναν τα χαρακτηριστικά αυτών των πυλώνων διπλής όψης που εκτέθηκαν σε διαφορετικό albedo και παρείχαν μια σύγκριση μεταξύ των δύο αποτελεσμάτων υπολογισμού της ενέργειας παραγωγή σε τοποθεσία με διαφορετικές περιβαλλοντικές συνθήκες.

Τέλος, η ομάδα συνέκρινε τοποθεσίες δοκιμών σε εξωτερικούς χώρους με χορδές υπεροξειδάσης/πυριτίου μονής και διπλής όψης για να καταδείξει την προστιθέμενη αξία της δυαδικότητας σε συνδυασμό με τοποθεσίες με πραγματικό σχετικό albedo.

Το κύριο σώμα της νέας διπλής ηλιακής κυψέλης αποτελείται από ένα στρώμα πυριτίου και ένα στρώμα υπεροξειδίου. Ταυτόχρονα, συνδυάζονται με πολλές άλλες ενώσεις. είπε ο καθηγητής Stefaan DeWolf. «Η κύρια πρόκληση είναι η πολυπλοκότητα της tandem συσκευής. Συμμετέχουν 14 υλικά και κάθε υλικό πρέπει να είναι τέλεια βελτιστοποιημένο για να λαμβάνεται υπόψη η επιρροή του albedo.

είπε ο Δρ Michele DeBastiani, ο συν-επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης. «Με τη χρήση albedo, μπορούμε τώρα να δημιουργήσουμε πολύ υψηλότερα ρεύματα από τις παραδοσιακές διπολικές μεμβράνες χωρίς καμία αύξηση στο κόστος κατασκευής». Οι συγγραφείς της μελέτης περιλαμβάνουν τον καθηγητή Ted Sargent και τον μεταδιδακτορικό ερευνητή YiHou στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Πανεπιστημίου του Τορόντο.

έχει πραγματοποιήσει έρευνα σχετικά με τη δυνατότητα σύλληψης του έμμεσου ηλιακού φωτός στο παρελθόν, αλλά δεν έχει πραγματοποιήσει πειραματικές δοκιμές. Εκτός από το Πανεπιστήμιο Μηχανικής και Τεχνολογίας, ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Επιστήμης και Τεχνολογίας King Abdullah (KAUST) συνεργάστηκαν επίσης με συνεργάτες από το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καρλσρούης και το Πανεπιστήμιο της Μπολόνια για να λύσουν την επιστήμη που απαιτείται για την ενσωμάτωση του έμμεσου ηλιακού φωτός στις δυνατότητες συλλογής ενέργειας των ενοτήτων τους Και οι προκλήσεις της μηχανικής.

Στη συνέχεια, σε εξωτερικές συνθήκες, δοκίμασαν διπλής όψης διπλής όψης ηλιακά κύτταρα και πέτυχαν απόδοση που ξεπερνούσε κάθε εμπορικό ηλιακό πάνελ πυριτίου.

«Τα μονοπρόσωπα ηλιακά κύτταρα πυριτίου διπλής όψης αυξάνουν ταχέως το μερίδιό τους στην αγορά ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΙΚΩΝ επειδή μπορούν να προσφέρουν 20% σχετική βελτίωση της απόδοσης. Η χρήση αυτής της μεθόδου σε υπεροξείδιο/σιλάνιο μπορεί να είναι πιο αποτελεσματική από τα παραδοσιακά ηλιακά κύτταρα πυριτίου. Και μπορεί να μειώσει το κόστος των πρώτων υλών». Ο καθηγητής Stefaan DeWolf κατέληξε. Ο DeWolf και οι συνεργάτες του ανέπτυξαν αυτήν την τεχνολογία σε συνεργασία με ομάδες στον Καναδά, τη Γερμανία και την Ιταλία.

Στο συμπέρασμα της εργασίας, οι ερευνητές απέδειξαν μέσω πειραμάτων πώς να χρησιμοποιήσουν το χαρακτηριστικό διπλής όψης για να βελτιώσουν την απόδοση ολόκληρης της δομής υπεροξειδίου/πυριτίου. Λόγω της χρήσης ενός στενού κενού ζώνης υπεροξειδίου, οι δομές συσκευών με διαφανή πίσω ηλεκτρόδια βασίζονται στο albedo για να αυξήσουν την τρέχουσα παραγωγή του κάτω στοιχείου και ταυτόχρονα να αυξήσουν την τρέχουσα παραγωγή του άνω στοιχείου υπεροξειδίου.

Αυτή η αντιστοίχιση επιτυγχάνεται για υπεροξείδια με διάκενο ζώνης 1.59-1.62 eV. Σε σύγκριση με τη σειρά υπεροξειδίου/πυριτίου μονής όψης, η περιεκτικότητα σε βρώμιο είναι η μικρότερη, επομένως η σταθερότητα που σχετίζεται με τον διαχωρισμό των αλογονιδίων μειώνεται σημαντικά. πρόβλημα. Η ομάδα αξιολόγησε την απόδοση της διπλής όψεως διαδοχικής δομής σε δοκιμές πεδίου και προέβλεψε την παραγωγή ενέργειας των διπλών και μονόπλευρων διαδοχικών δομών υπό διαφορετικές κλιματικές συνθήκες.

Και στις δύο περιπτώσεις, η σειρά είναι καλύτερη από την μονόπλευρη δομή, κάτι που δείχνει την υπόσχεση αυτής της τεχνολογίας. Αυτή η εργασία δείχνει τις δυνατότητες μιας νέας κατηγορίας ηλιακών κυψελών υψηλής απόδοσης που μπορούν να χρησιμοποιήσουν τεχνολογία υψηλής απόδοσης αλλά χαμηλού κόστους για να καλύψουν το χάσμα με το φράγμα 30mwcm-2PGD.

Από εδώ, η περαιτέρω βελτίωση της απόδοσης του εξοπλισμού και η επέκταση της τεχνολογικής κλίμακας είναι τα επόμενα λογικά βήματα για να φέρει αυτή την τεχνολογία πιο κοντά στην αγορά των φωτοβολταϊκών.

Ο καθηγητής Christophe Ballif, διευθυντής του Εργαστηρίου Φωτοβολταϊκών του Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Τεχνολογίας στη Λωζάνη της Ελβετίας, δεν συμμετείχε σε αυτή την έρευνα. Αυτός είπε. «Αυτό το έγγραφο παρέχει τα πρώτα σαφή πειραματικά στοιχεία για μια συσκευή διπλής όψης. Η ποσοτική ανάλυση της απόδοσης που αναφέρουν οι ερευνητές είναι πολύ σημαντική για τη δημιουργία του σταθερού εξοπλισμού που απαιτείται για την είσοδο αυτής της τεχνολογίας στη μαζική αγορά».