Comme nous le savons tous, l’énergie solaire est la principale source d’énergie lumineuse. Les panneaux de silicium peuvent convertir la lumière en électricité, et les batteries au lithium solaires en tandem traditionnelles peuvent le faire plus efficacement en absorbant des longueurs d’onde de lumière supplémentaires.

Non seulement cela, les chercheurs ont réalisé qu’en utilisant une configuration à double série, il s’agit d’un nouveau système qui utilise une couche traditionnelle à base de silicium et une autre couche de peroxyde constituée d’une combinaison « série » de nouveaux systèmes, qui peuvent collecter plus d’énergie et capture Beaucoup de lumière gaspillée, réfléchie et diffusée par le sol (appelée « albédo ») pour augmenter considérablement le courant des cellules solaires en série.

Le 11 janvier 2021, l’Organisation de coopération internationale, comprenant des chercheurs de l’Université des sciences et technologies King Abdullah (KAUST) et de l’UT School of Engineering) a publié un article intitulé « High Efficiency Based on Band Gap Engineering » dans la revue Natural Energy. Article “Peroxyde/Double Monocristallin Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Ce document décrit l’ensemble du processus de conception de dispositifs peroxyde/silicium de l’équipe pour dépasser les limites de performance actuellement acceptées des configurations en série.

Les membres de l’équipe ont effectué cette recherche ensemble. Parmi eux, le Dr Michele DeBastiani a avancé une idée de recherche et a réalisé l’appareil avec alessandro j. Mirabelli.

Les boursiers postdoctoraux en génie électronique et informatique de l’Université de Toronto, YiHou, Bin Chen et Anand S. Subbiah, ont développé la bande interdite du peroxyde, tandis qu’Erkan Aydin et Furkan H. Isikgor ont développé le contact supérieur et la disposition en tandem.

La conclusion de cette étude est que la cellule solaire tandem peroxyde/silicium monolithique double face utilise l’albédo de lumière diffuse dans l’environnement, et les performances sont meilleures que celles de la cellule solaire tandem peroxyde/silicium simple face. L’équipe de recherche a d’abord rapporté les résultats du test en extérieur. Sous une seule lumière solaire de 1.5 g AM, l’efficacité de conversion de puissance certifiée des séries recto-verso dépassait 25 % et la densité de production d’énergie atteignait 26 mwcm-2.

Dans le même temps, les chercheurs ont étudié la bande interdite de peroxyde requise pour une adaptation optimale du courant dans diverses conditions d’éclairage réel et d’albédo, ont comparé les caractéristiques de ces piliers double face exposés à différents albédo et ont fourni une comparaison entre les deux résultats de calcul de l’énergie production dans un endroit avec des conditions environnementales différentes.

Enfin, l’équipe a comparé des sites de test en extérieur avec des chaînes de peroxydase/silicium simple et double face pour démontrer la valeur ajoutée de la dualité en tandem à des sites avec un albédo réel et pertinent.

Le corps principal de la nouvelle cellule solaire tandem est composé d’une couche de silicium et d’une couche de peroxyde. En même temps, ils sont combinés avec de nombreux autres composés. a déclaré le professeur Stefaan DeWolf. « Le principal défi est la complexité du dispositif tandem. Il y a 14 matériaux impliqués, et chaque matériau doit être parfaitement optimisé pour prendre en compte l’influence de l’albédo.

a déclaré le Dr Michele DeBastiani, co-auteur principal de l’étude. « En utilisant l’albédo, nous pouvons désormais générer des courants beaucoup plus élevés que les membranes bipolaires traditionnelles sans aucune augmentation des coûts de fabrication. » Les auteurs de l’étude comprennent le professeur Ted Sargent et le chercheur postdoctoral YiHou au Département de génie électrique et informatique de l’Université de Toronto.

a mené des recherches sur le potentiel de capture de la lumière solaire indirecte dans le passé, mais n’a pas mené de tests expérimentaux. En plus de l’Université d’ingénierie et de technologie, les chercheurs de l’Université des sciences et technologies du roi Abdallah (KAUST) ont également collaboré avec des collaborateurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe et de l’Université de Bologne pour résoudre la science nécessaire pour incorporer la lumière indirecte du soleil dans les capacités de récupération d’énergie. de leurs modules Et des défis d’ingénierie.

Ensuite, dans des conditions extérieures, ils ont testé des cellules solaires tandem double face et ont atteint une efficacité dépassant tous les panneaux solaires en silicium commerciaux.

« Les cellules solaires en silicium bifaciales simples augmentent rapidement leur part sur le marché PHOTOVOLTAQUE car elles peuvent fournir une amélioration de la performance relative de 20 %. L’utilisation de cette méthode dans le peroxyde/silane peut être plus efficace que les cellules solaires traditionnelles au silicium. Et peut réduire le coût des matières premières. Le professeur Stefaan DeWolf a conclu. DeWolf et ses collègues ont développé cette technologie en collaboration avec des équipes au Canada, en Allemagne et en Italie.

Dans la conclusion de l’article, les chercheurs ont prouvé par des expériences comment utiliser la fonction double face pour améliorer les performances de l’ensemble de la structure peroxyde/silicium. En raison de l’utilisation d’une bande interdite de peroxyde étroite, les structures de dispositif avec des électrodes arrière transparentes reposent sur l’albédo pour augmenter la génération de courant de la cellule inférieure et en même temps augmenter la génération de courant de la cellule de peroxyde supérieure.

Cet appariement est obtenu pour les peroxydes avec une bande interdite de 1.59 à 1.62 eV. Par rapport à la série peroxyde/silicium simple face, la teneur en brome est la plus faible, de sorte que la stabilité liée à la ségrégation des halogénures est considérablement réduite. problème. L’équipe a évalué les performances de la structure en tandem à double face lors d’essais sur le terrain et a prédit la production d’énergie des structures en tandem à double face et simple face dans différentes conditions climatiques.

Dans les deux cas, le tandem est meilleur que la structure simple face, ce qui montre la promesse de cette technologie. Ce travail montre le potentiel d’une nouvelle classe de cellules solaires à haut rendement qui peuvent utiliser une technologie haute performance mais peu coûteuse pour combler l’écart avec la barrière 30mwcm-2PGD.

À partir de là, l’amélioration des performances des équipements et l’expansion de l’échelle technologique sont les prochaines étapes logiques pour rapprocher cette technologie du marché photovoltaïque.

Le professeur Christophe Ballif, directeur du Laboratoire photovoltaïque de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, en Suisse, n’a pas participé à cette recherche. Il a dit. «Cet article fournit la première preuve expérimentale claire d’un dispositif tandem double face. L’analyse quantitative des performances rapportée par les chercheurs est très importante pour établir l’équipement stable nécessaire à cette technologie pour entrer sur le marché de masse.