همانطور که همه ما می دانیم، انرژی خورشیدی منبع اصلی انرژی نور است. پانل های سیلیکونی می توانند نور را به الکتریسیته تبدیل کنند و باتری های لیتیومی خورشیدی پشت سر هم سنتی می توانند این کار را با جذب طول موج های اضافی نور به طور موثرتری انجام دهند.

نه تنها این، محققان متوجه شده اند که با استفاده از پیکربندی سری دوگانه، این سیستم جدیدی است که از یک لایه سنتی مبتنی بر سیلیکون و لایه دیگری از پراکسید ساخته شده از ترکیب “سری” سیستم های جدید استفاده می کند که می تواند انرژی بیشتری را جمع آوری کند و گرفتن مقدار زیادی نور هدر رفته، بازتابیده و پراکنده از زمین (به نام “albedo”) تا جریان سلول های خورشیدی سری را به میزان قابل توجهی افزایش دهد.

در 11 ژانویه 2021، سازمان همکاری بین‌المللی، از جمله محققان دانشگاه علم و فناوری ملک عبدالله (KAUST) و دانشکده مهندسی UT) مقاله‌ای را با عنوان «بازدهی بالا بر اساس مهندسی شکاف باند» در مجله انرژی طبیعی منتشر کرد. مقاله سلول خورشیدی سیلیکونی پراکسید/دوبل مونوکریستالی» (کاغذ پروسکیت تک‌سنگی کارآمد با صورت/سلول‌های خورشیدی سیلیکونی باندگاپینیرینگ).

این مقاله کل فرآیند طراحی دستگاه‌های پراکسید/سیلیکون را برای تجاوز به محدودیت‌های عملکردی پذیرفته‌شده فعلی پیکربندی‌های سری نشان می‌دهد.

اعضای تیم این تحقیق را با هم تکمیل کردند. در میان آنها، دکتر Michele DeBastiani یک ایده تحقیقاتی را مطرح کرد و دستگاه را همراه با alessandro j ساخت. میرابلی.

YiHou، Bin Chen و Anand S. Subbiah از دانشگاه تورنتو در مقطع فوق دکتری مهندسی الکترونیک و مهندسی کامپیوتر، شکاف باند پراکسید را توسعه دادند، در حالی که Erkan Aydin و Furkan H. Isikgor تماس و چیدمان بالای پشت سر هم را توسعه دادند.

نتیجه این مطالعه این است که سلول خورشیدی دوطرفه پراکسید/سیلیکون پشت سر هم از نور پراکنده در محیط استفاده می کند و عملکرد بهتر از سلول خورشیدی پشت سر هم پراکسید/سیلیکون یک طرفه است. تیم تحقیقاتی ابتدا نتایج آزمایش در فضای باز را گزارش کردند. تحت یک AM 1.5 گرم نور خورشید، راندمان تبدیل برق تایید شده سری های دو طرفه از 25٪ فراتر رفت و چگالی تولید برق به 26 mwcm-2 رسید.

در همان زمان، محققان شکاف باند پراکسید مورد نیاز برای تطابق جریان بهینه را تحت شرایط مختلف روشنایی واقعی و آلبدو مورد مطالعه قرار دادند، ویژگی‌های این ستون‌های دو طرفه را که در معرض آلبدوهای مختلف قرار داشتند، مقایسه کردند و مقایسه‌ای بین دو نتیجه محاسبه انرژی ارائه کردند. تولید در مکانی با شرایط محیطی متفاوت

در نهایت، این تیم مکان‌های آزمایش در فضای باز را با رشته‌های پراکسیداز/سیلیکون یک طرفه و دو طرفه مقایسه کردند تا ارزش افزوده دوگانگی پشت سر هم را به مکان‌هایی با آلبدوی واقعی مرتبط نشان دهند.

بدنه اصلی سلول خورشیدی پشت سر هم جدید از یک لایه سیلیکونی و یک لایه پراکسید تشکیل شده است. در عین حال، آنها با بسیاری از ترکیبات دیگر ترکیب می شوند. پروفسور استفان دی وولف گفت. چالش اصلی پیچیدگی دستگاه پشت سر هم است. 14 ماده درگیر هستند و هر ماده باید کاملاً بهینه شود تا تأثیر آلبدو در نظر گرفته شود.

دکتر میشل دباستیانی، نویسنده ارشد این مطالعه گفت. با استفاده از albedo، اکنون می‌توانیم جریان‌های بسیار بالاتری نسبت به غشاهای دوقطبی سنتی تولید کنیم، بدون اینکه هزینه‌های تولید افزایش یابد.» نویسندگان این مطالعه شامل پروفسور تد سارجنت و محقق فوق دکتری، YiHou در گروه مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه تورنتو هستند.

تحقیقاتی در مورد پتانسیل گرفتن نور غیر مستقیم خورشید در گذشته انجام داده است، اما آزمایشات تجربی انجام نداده است. علاوه بر دانشگاه مهندسی و فناوری، محققان دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله (KAUST) همچنین با همکارانی از مؤسسه فناوری کارلسروهه و دانشگاه بولونیا برای حل علم مورد نیاز برای ترکیب نور غیرمستقیم خورشید در قابلیت‌های برداشت انرژی همکاری کردند. ماژول ها و چالش های مهندسی آنها.

سپس، در شرایط بیرونی، سلول های خورشیدی پشت سر هم دو طرفه را آزمایش کردند و به کارایی فراتر از هر پنل خورشیدی سیلیکونی تجاری دست یافتند.

سلول های خورشیدی سیلیکونی دو وجهی به سرعت در حال افزایش سهم خود در بازار PHOTOVOLTAIC هستند زیرا می توانند عملکرد نسبی 20 درصدی را بهبود بخشند. استفاده از این روش در پراکسید/سیلان می تواند موثرتر از سلول های خورشیدی سیلیکونی سنتی باشد. و می تواند هزینه مواد اولیه را کاهش دهد. پروفسور استفان دی وولف نتیجه گرفت. DeWolf و همکارانش این فناوری را با همکاری تیم هایی در کانادا، آلمان و ایتالیا توسعه دادند.

در پایان مقاله، محققان از طریق آزمایشات نحوه استفاده از ویژگی دو طرفه را برای بهبود عملکرد کل ساختار پراکسید/سیلیکون ثابت کردند. به دلیل استفاده از یک شکاف باند پراکسید باریک، ساختارهای دستگاه با الکترودهای پشتی شفاف برای افزایش نسل فعلی سلول پایین و در عین حال افزایش نسل فعلی سلول پراکسید بالایی به albedo متکی هستند.

این تطابق برای پراکسیدهای با فاصله باند 1.59-1.62 eV به دست می آید. در مقایسه با سری پراکسید/سیلیکون یک طرفه، محتوای برم کمترین مقدار است، بنابراین پایداری مربوط به تفکیک هالید تا حد زیادی کاهش می یابد. مسئله. این تیم عملکرد ساختار پشت سر هم دو طرفه را در آزمایشات میدانی ارزیابی کرد و خروجی انرژی سازه های پشت سر هم دو طرفه و یک طرفه را تحت شرایط آب و هوایی مختلف پیش بینی کرد.

در هر دو مورد، پشت سر هم بهتر از ساختار یک طرفه است که نوید این فناوری را نشان می دهد. این کار پتانسیل دسته جدیدی از سلول های خورشیدی با راندمان بالا را نشان می دهد که می توانند از فناوری با کارایی بالا اما کم هزینه برای بستن شکاف با مانع 30mwcm-2PGD استفاده کنند.

از اینجا، بهبود بیشتر عملکرد تجهیزات و گسترش مقیاس فناوری، گام‌های منطقی بعدی برای نزدیک‌تر کردن این فناوری به بازار فتوولتائیک است.

پروفسور کریستف بالیف، مدیر آزمایشگاه فتوولتائیک موسسه فناوری فدرال در لوزان، سوئیس، در این تحقیق شرکت نکرد. او گفت. این مقاله اولین شواهد تجربی واضح را برای یک دستگاه پشت سر هم دو طرفه ارائه می دهد. تجزیه و تحلیل کمی عملکرد گزارش شده توسط محققان برای ایجاد تجهیزات پایدار مورد نیاز برای ورود این فناوری به بازار انبوه بسیار مهم است.