Mint mindannyian tudjuk, a napenergia a fényenergia fő forrása. A szilícium panelek képesek átalakítani a fényt elektromos árammá, a hagyományos tandem napelemes lítium akkumulátorok pedig további hullámhosszú fény elnyelésével ezt hatékonyabban tudják megtenni.

A kutatók nem csak arra jöttek rá, hogy a kétsoros konfiguráció használatával ez egy új rendszer, amely egy hagyományos szilícium alapú és egy másik peroxidréteget használ, amely új rendszerek „soros” kombinációjából készül, és amely több energiát és rögzítse a sok elpazarolt, visszavert és szórt fényt a földről (az úgynevezett „albedó”), hogy jelentősen megnövelje a sorozatos napelemek áramát.

11. január 2021-én a Nemzetközi Együttműködési Szervezet – köztük a King Abdullah Tudományos és Technológiai Egyetem (KAUST) és az UT School of Engineering kutatói – közzétett egy cikket „High Efficiency Based on Band Gap Engineering” címmel a Natural Energy folyóiratban. Peroxid/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) cikk.

Ez a cikk felvázolja a csapat teljes peroxid/szilícium eszközök tervezési folyamatát, hogy túllépje a sorozatkonfigurációk jelenleg elfogadott teljesítményhatárait.

A csapat tagjai közösen végezték el ezt a kutatást. Közülük Dr. Michele DeBastiani kutatási ötletet terjesztett elő, és Alessandro j-vel közösen készítette el a készüléket. Mirabelli.

A Torontói Egyetem elektronikai és számítástechnikai mérnöki posztdoktori ösztöndíjasai, YiHou, Bin Chen és Anand S. Subbiah fejlesztették ki a peroxidsáv rést, míg Erkan Aydin és Furkan H. Isikgor a tandem felső érintkezőt és elrendezést.

A tanulmány következtetése az, hogy a kétoldalas monolit peroxid/szilícium tandem napelem a környezet szórt fény albedóját hasznosítja, és teljesítménye jobb, mint az egyoldalas peroxid/szilícium tandem napelem. A kutatócsoport először a szabadtéri teszt eredményeiről számolt be. Egyetlen AM 1.5 g napfény hatására a kétoldalas sorozatok tanúsított teljesítményátalakítási hatásfoka meghaladta a 25%-ot, az energiatermelési sűrűség pedig elérte a 26 mwcm-2-t.

Ezzel egyidejűleg a kutatók tanulmányozták az optimális áramillesztéshez szükséges peroxid sávhézagot különböző valós megvilágítási és albedóviszonyok között, összehasonlították ezeknek a kétoldalas oszlopoknak a különböző albedónak kitett jellemzőit, és összehasonlították a két energiaszámítási eredményt. termelés eltérő környezeti feltételekkel rendelkező helyen.

Végül a csapat összehasonlította a kültéri teszthelyeket egy- és kétoldalas peroxidáz/szilícium húrokkal, hogy bemutassa a tandem kettősség hozzáadott értékét a ténylegesen releváns albedóval rendelkező helyszínekhez képest.

Az új tandem napelem fő teste egy szilíciumrétegből és egy peroxidrétegből áll. Ugyanakkor sok más vegyülettel kombinálják. Stefaan DeWolf professzor mondta. „A fő kihívást a tandem eszköz összetettsége jelenti. 14 anyagról van szó, és mindegyik anyagot tökéletesen optimalizálni kell, hogy figyelembe vegyék az albedó hatását.

– mondta Dr. Michele DeBastiani, a tanulmány társszerzője. “Az albedó használatával most sokkal nagyobb áramot tudunk generálni, mint a hagyományos bipoláris membránok anélkül, hogy a gyártási költségek növekednének.” A tanulmány szerzői közé tartozik Ted Sargent professzor és YiHou posztdoktori kutató a Torontói Egyetem Villamos- és Számítástechnikai Tanszékén.

a múltban végzett kutatásokat a közvetett napfény rögzítésének lehetőségeiről, de nem végzett kísérleti teszteket. A Műszaki és Műszaki Egyetemen kívül az Abdullah Király Tudományos és Technológiai Egyetem (KAUST) kutatói a Karlsruhei Műszaki Intézet és a Bolognai Egyetem munkatársaival is együttműködtek, hogy megoldják a közvetett napfény energiagyűjtési képességekbe való beépítéséhez szükséges tudományt. moduljaik és a mérnöki kihívások.

Majd kültéri körülmények között tesztelték a kétoldalas tandem napelemeket, és minden kereskedelmi forgalomban kapható szilícium napelemet felülmúló hatékonyságot értek el.

„Az egyoldalas szilícium napelemek gyorsan növelik részesedésüket a PHOTOVOLTAIC piacon, mert 20%-os relatív teljesítménynövekedést tudnak biztosítani. Ennek a módszernek a peroxidban/szilánban való alkalmazása hatékonyabb lehet, mint a hagyományos szilícium napelemek. És csökkentheti a nyersanyagköltséget.” Stefaan DeWolf professzor fejezte be. DeWolf és munkatársai kanadai, németországi és olaszországi csapatokkal együttműködve fejlesztették ki ezt a technológiát.

A tanulmány végén a kutatók kísérletekkel bizonyították, hogyan lehet a kétoldalas tulajdonságot felhasználni a teljes peroxid/szilícium szerkezet teljesítményének javítására. A keskeny peroxidsáv használata miatt az átlátszó hátsó elektródákkal ellátott készülékszerkezetek az albedóra támaszkodnak, hogy növeljék az alsó cella áramtermelését, ugyanakkor növeljék a felső peroxidcella áramtermelését.

Ez az illesztés az 1.59-1.62 eV sávszélességű peroxidoknál érhető el. Az egyoldalas peroxid/szilícium sorozathoz képest a brómtartalom a legkisebb, így a halogenid szegregációval kapcsolatos stabilitás jelentősen csökken. probléma. A csapat terepi teszteken értékelte a kétoldalas tandem szerkezet teljesítményét, és előre jelezte a kétoldalas és egyoldalas tandem szerkezetek energiateljesítményét különböző éghajlati viszonyok között.

A tandem mindkét esetben jobb, mint az egyoldalas szerkezet, ami ennek a technológiának az ígéretét mutatja. Ez a munka bemutatja a nagy hatásfokú napelemek egy új osztályában rejlő lehetőségeket, amelyek nagy teljesítményű, de olcsó technológiát alkalmaznak a 30 mwcm-2PGD gáton való szakadék megszüntetésére.

Innentől kezdve a berendezések teljesítményének további javítása és a technológiai lépték bővítése jelenti a következő logikus lépést annak érdekében, hogy ez a technológia közelebb kerüljön a fotovoltaikus piachoz.

Christophe Ballif professzor, a svájci Lausanne-i Szövetségi Technológiai Intézet Fotovoltaikus Laboratóriumának igazgatója nem vett részt ebben a kutatásban. Ő mondta. „Ez a cikk az első egyértelmű kísérleti bizonyítékot szolgáltatja egy kétoldalas tandem eszközről. A kutatók által közölt kvantitatív teljesítményelemzés nagyon fontos a technológia tömegpiacra való belépéséhez szükséges stabil berendezések kialakításához.”