Kao što svi znamo, solarna energija je glavni izvor svjetlosne energije. Silikonski paneli mogu pretvoriti svjetlost u električnu energiju, a tradicionalne tandem solarne litijeve baterije to mogu učiniti učinkovitije apsorbirajući dodatne valne duljine svjetlosti.

I ne samo to, istraživači su shvatili da je korištenjem dvoserijske konfiguracije riječ o novom sustavu koji koristi tradicionalnu baziranu na siliciju i drugi sloj peroksida napravljen od “serijske” kombinacije novih sustava, koji mogu prikupiti više energije i uhvatiti puno izgubljene, reflektirane i raspršene svjetlosti sa tla (nazvanog “albedo”) kako bi se značajno povećala struja serijskih solarnih ćelija.

Dana 11. siječnja 2021., Međunarodna organizacija za suradnju, uključujući istraživače sa Sveučilišta King Abdullah za znanost i tehnologiju (KAUST) i UT School of Engineering) objavila je članak pod naslovom “Visoka učinkovitost temeljena na Band Gap Engineeringu” u časopisu Natural Energy. Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) članak.

Ovaj rad opisuje cijeli timski proces projektiranja peroksid/silikonskih uređaja kako bi premašili trenutno prihvaćena ograničenja performansi serijskih konfiguracija.

Članovi tima zajedno su dovršili ovo istraživanje. Među njima, dr. Michele DeBastiani iznio je istraživačku ideju i napravio uređaj zajedno s alessandrom j. Mirabelli.

Postdoktorski suradnici Sveučilišta u Torontu, YiHou, Bin Chen i Anand S. Subbiah, razvili su peroksidni pojas, dok su Erkan Aydin i Furkan H. Isikgor razvili tandemski gornji kontakt i raspored.

Zaključak ove studije je da dvostrana monolitna peroksid/silicij tandem solarna ćelija koristi difuzni svjetlosni albedo u okolišu, a performanse su bolje od one jednostrane peroksid/silicij tandem solarne ćelije. Istraživački tim prvi je izvijestio rezultate testa na otvorenom. Pod jednom sunčevom svjetlošću AM 1.5 g, certificirana učinkovitost pretvorbe energije dvostranih serija premašila je 25%, a gustoća proizvodnje energije bila je čak 26 mwcm-2.

Istodobno, istraživači su proučavali peroksidni pojas potreban za optimalno usklađivanje struje u različitim uvjetima stvarnog osvjetljenja i albedo, usporedili karakteristike ovih dvostranih stupova izloženih različitom albedu i pružili usporedbu između dva rezultata proračuna energije proizvodnja na lokaciji s različitim okolišnim uvjetima.

Konačno, tim je usporedio vanjske testne lokacije s jednostranim i dvostranim peroksidaza/silikonskim žicama kako bi pokazao dodanu vrijednost tandemske dualnosti na lokacijama sa stvarnim relevantnim albedom.

Glavno tijelo nove tandemske solarne ćelije sastoji se od sloja silicija i sloja peroksida. Istodobno se kombiniraju s mnogim drugim spojevima. rekao je profesor Stefaan DeWolf. “Glavni izazov je složenost tandem uređaja. Uključeno je 14 materijala, a svaki materijal mora biti savršeno optimiziran kako bi se uzeo u obzir utjecaj albeda.”

rekao je dr. Michele DeBastiani, suvoditelj studije. “Upotrebom albeda, sada možemo generirati mnogo veće struje od tradicionalnih bipolarnih membrana bez ikakvog povećanja troškova proizvodnje.” Autori studije su profesor Ted Sargent i postdoktorski istraživač YiHou na Odjelu za elektrotehniku ​​i računalno inženjerstvo na Sveučilištu u Torontu.

je u prošlosti proveo istraživanje o potencijalu hvatanja neizravne sunčeve svjetlosti, ali nije proveo eksperimentalne testove. Osim Sveučilišta za inženjerstvo i tehnologiju, istraživači na Sveučilištu King Abdullah za znanost i tehnologiju (KAUST) također su surađivali sa suradnicima s Tehnološkog instituta Karlsruhe i Sveučilišta u Bologni kako bi riješili znanost koja je potrebna za uključivanje neizravne sunčeve svjetlosti u mogućnosti prikupljanja energije njihovih modula I inženjerski izazovi.

Zatim su u vanjskim uvjetima testirali dvostrane tandemske solarne ćelije i postigli učinkovitost nadmašujući sve komercijalne silikonske solarne ploče.

“Pojedinačne bifacijalne silikonske solarne ćelije brzo povećavaju svoj udio na FOTONAPONOM tržištu jer mogu osigurati 20% relativno poboljšanje performansi. Korištenje ove metode u peroksidu/silanu može biti učinkovitije od tradicionalnih silikonskih solarnih ćelija. I može smanjiti cijenu sirovina.” zaključio je profesor Stefaan DeWolf. DeWolf i njegovi kolege razvili su ovu tehnologiju u suradnji s timovima u Kanadi, Njemačkoj i Italiji.

U zaključku rada, istraživači su kroz eksperimente dokazali kako koristiti dvostrano obilježje za poboljšanje performansi cijele strukture peroksid/silicij. Zbog upotrebe uskog pojasa peroksida, strukture uređaja s prozirnim stražnjim elektrodama oslanjaju se na albedo za povećanje trenutne generacije donje ćelije i istovremeno povećanje trenutne generacije gornje peroksidne ćelije.

Ovo se podudaranje postiže za perokside s pojasnim razmakom od 1.59-1.62 eV. U usporedbi s jednostranom serijom peroksid/silicij, sadržaj broma je najmanji, tako da je stabilnost povezana s segregacijom halogenida uvelike smanjena. problem. Tim je procijenio performanse dvostrane tandemske strukture u terenskim ispitivanjima i predvidio izlaz energije obostranih i jednostranih tandem struktura u različitim klimatskim uvjetima.

U oba slučaja, tandem je bolji od jednostrane strukture, što pokazuje obećanje ove tehnologije. Ovaj rad pokazuje potencijal nove klase visokoučinkovitih solarnih ćelija koje mogu koristiti tehnologiju visokih performansi, ali jeftinu za zatvaranje jaza s 30mwcm-2PGD barijerom.

Odavde, daljnje poboljšanje performansi opreme i proširenje tehnološkog opsega sljedeći su logični koraci za približavanje ove tehnologije fotonaponskom tržištu.

Profesor Christophe Ballif, direktor fotonaponskog laboratorija Federalnog instituta za tehnologiju u Lausannei, Švicarska, nije sudjelovao u ovom istraživanju. On je rekao. “Ovaj rad pruža prve jasne eksperimentalne dokaze za dvostrani tandem uređaj. Kvantitativna analiza performansi koju su objavili istraživači vrlo je važna za uspostavljanje stabilne opreme potrebne za ulazak ove tehnologije na masovno tržište.”