Como todos sabemos, la energía solar es la principal fuente de energía luminosa. Los paneles de silicio pueden convertir la luz en electricidad, y las baterías de litio solares en tándem tradicionales pueden hacerlo de manera más eficaz al absorber longitudes de onda adicionales de luz.

No solo eso, los investigadores se han dado cuenta de que al usar una configuración de serie dual, es un nuevo sistema que usa una capa tradicional basada en silicio y otra capa de peróxido hecha de una combinación en “serie” de nuevos sistemas, que pueden recolectar más energía y capturar Mucha luz desperdiciada, reflejada y dispersa del suelo (llamada “albedo”) para aumentar significativamente la corriente de las células solares en serie.

El 11 de enero de 2021, la Organización de Cooperación Internacional, incluidos investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST) y la Escuela de Ingeniería de UT, publicó un artículo titulado “Alta eficiencia basada en la ingeniería Band Gap” en la revista Natural Energy. Peróxido / Doble célula solar de silicio monocristalino ”(EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper / Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) artículo.

Este documento describe todo el proceso del equipo de diseño de dispositivos de peróxido / silicio para superar los límites de rendimiento actualmente aceptados de las configuraciones en serie.

Los miembros del equipo completaron esta investigación juntos. Entre ellos, el Dr. Michele DeBastiani presentó una idea de investigación e hizo el dispositivo junto con alessandro j. Mirabelli.

Los becarios postdoctorales de ingeniería electrónica e informática de la Universidad de Toronto, YiHou, Bin Chen y Anand S. Subbiah, desarrollaron la banda prohibida de peróxido, mientras que Erkan Aydin y Furkan H. Isikgor desarrollaron el contacto superior en tándem y el diseño.

La conclusión de este estudio es que la celda solar en tándem de peróxido / silicio monolítico de doble cara utiliza el albedo de luz difusa en el medio ambiente, y el rendimiento es mejor que el de la celda solar en tándem de peróxido / silicio de una sola cara. El equipo de investigación informó por primera vez los resultados de la prueba al aire libre. Bajo una sola luz solar AM de 1.5 g, la eficiencia de conversión de energía certificada de la serie de doble cara superó el 25% y la densidad de generación de energía fue tan alta como 26 mwcm-2.

Al mismo tiempo, los investigadores estudiaron la banda prohibida de peróxido requerida para una combinación de corriente óptima en varias condiciones reales de iluminación y albedo, compararon las características de estos pilares de doble cara expuestos a diferentes albedos y proporcionaron una comparación entre los dos resultados del cálculo de energía. producción en un lugar con diferentes condiciones ambientales.

Finalmente, el equipo comparó las ubicaciones de prueba al aire libre con cuerdas de peroxidasa / silicio de una cara y de doble cara para demostrar el valor agregado de la dualidad en tándem en ubicaciones con albedo relevante real.

El cuerpo principal de la nueva célula solar en tándem está compuesto por una capa de silicio y una capa de peróxido. Al mismo tiempo, se combinan con muchos otros compuestos. Dijo el profesor Stefaan DeWolf. “El principal desafío es la complejidad del dispositivo tándem. Hay 14 materiales involucrados, y cada material debe estar perfectamente optimizado para tener en cuenta la influencia del albedo ”.

dijo la Dra. Michele DeBastiani, coautora principal del estudio. “Al usar albedo, ahora podemos generar corrientes mucho más altas que las membranas bipolares tradicionales sin ningún aumento en los costos de fabricación”. Los autores del estudio incluyen al profesor Ted Sargent y al investigador postdoctoral YiHou en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática de la Universidad de Toronto.

ha realizado investigaciones sobre el potencial de capturar la luz solar indirecta en el pasado, pero no ha realizado pruebas experimentales. Además de la Universidad de Ingeniería y Tecnología, los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología King Abdullah (KAUST) también colaboraron con colaboradores del Instituto de Tecnología de Karlsruhe y la Universidad de Bolonia para resolver la ciencia necesaria para incorporar la luz solar indirecta en las capacidades de recolección de energía. de sus módulos y desafíos de ingeniería.

Luego, en condiciones exteriores, probaron células solares en tándem de doble cara y lograron una eficiencia que superó a cualquier panel solar de silicio comercial.

“Las células solares de silicio bifaciales individuales están aumentando rápidamente su participación en el mercado FOTOVOLTAICO porque pueden proporcionar una mejora relativa del rendimiento del 20%. El uso de este método en peróxido / silano puede ser más eficaz que las células solares de silicio tradicionales. Y puede reducir el costo de las materias primas “. El profesor Stefaan DeWolf concluyó. DeWolf y sus colegas desarrollaron esta tecnología en colaboración con equipos en Canadá, Alemania e Italia.

En la conclusión del artículo, los investigadores demostraron a través de experimentos cómo utilizar la función de doble cara para mejorar el rendimiento de toda la estructura de peróxido / silicio. Debido al uso de una banda prohibida de peróxido estrecha, las estructuras del dispositivo con electrodos traseros transparentes se basan en el albedo para aumentar la generación de corriente de la celda inferior y al mismo tiempo aumentar la generación de corriente de la celda de peróxido superior.

Esta correspondencia se logra para peróxidos con un intervalo de banda de 1.59-1.62 eV. En comparación con la serie de peróxido / silicio de una cara, el contenido de bromo es el más pequeño, por lo que la estabilidad relacionada con la segregación de haluros se reduce considerablemente. problema. El equipo evaluó el rendimiento de la estructura en tándem de doble cara en pruebas de campo y predijo la producción de energía de las estructuras en tándem de doble cara y de una cara en diferentes condiciones climáticas.

En ambos casos, el tándem es mejor que la estructura de un solo lado, lo que demuestra la promesa de esta tecnología. Este trabajo muestra el potencial de una nueva clase de células solares de alta eficiencia que pueden utilizar tecnología de alto rendimiento pero de bajo costo para cerrar la brecha con la barrera 30mwcm-2PGD.

A partir de aquí, la mejora adicional del rendimiento de los equipos y la expansión de la escala de la tecnología son los siguientes pasos lógicos para acercar esta tecnología al mercado fotovoltaico.

El profesor Christophe Ballif, director del Laboratorio Fotovoltaico del Instituto Federal de Tecnología en Lausana, Suiza, no participó en esta investigación. Él dijo. “Este documento proporciona la primera evidencia experimental clara para un dispositivo en tándem de doble cara. El análisis cuantitativo del desempeño reportado por los investigadores es muy importante para establecer el equipo estable requerido para que esta tecnología ingrese al mercado masivo ”.