Ինչպես բոլորս գիտենք, արևային էներգիան լույսի էներգիայի հիմնական աղբյուրն է։ Սիլիկոնային վահանակները կարող են լույսը վերածել էլեկտրականության, իսկ ավանդական տանդեմ արևային լիթիումային մարտկոցները կարող են դա անել ավելի արդյունավետ՝ կլանելով լույսի լրացուցիչ ալիքի երկարությունները:

Ոչ միայն դա, հետազոտողները հասկացել են, որ օգտագործելով կրկնակի շարքի կոնֆիգուրացիա, դա նոր համակարգ է, որն օգտագործում է ավանդական սիլիցիումի վրա հիմնված և պերօքսիդի մեկ այլ շերտ, որը կազմված է նոր համակարգերի «շարքի» համակցությունից, որը կարող է հավաքել ավելի շատ էներգիա և գրավել գետնից շատ վատնված, արտացոլված և ցրված լույս (կոչվում է «ալբեդո»)՝ շարքի արևային բջիջների հոսանքը զգալիորեն մեծացնելու համար:

11 թվականի հունվարի 2021-ին Միջազգային համագործակցության կազմակերպությունը, ներառյալ Քինգ Աբդալլահի գիտության և տեխնոլոգիաների համալսարանի (KAUST) և UT ճարտարագիտության դպրոցի հետազոտողները, բնական էներգիա ամսագրում հրապարակեցին «Բարձր արդյունավետությունը՝ հիմնված Band Gap Engineering-ի վրա» հոդվածում: Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell» (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) հոդվածը։

Այս փաստաթուղթը ուրվագծում է թիմի պերօքսիդ/սիլիկոնային սարքերի նախագծման ողջ գործընթացը, որպեսզի գերազանցեն սերիաների կոնֆիգուրացիաների ներկայիս ընդունված կատարողականի սահմանները:

Թիմի անդամները միասին ավարտեցին այս հետազոտությունը: Նրանց թվում բժիշկ Միքել ԴեԲաստիանին առաջ քաշեց հետազոտական ​​գաղափար և սարքը պատրաստեց ալեսանդրո Ջ. Միրաբելլի.

Տորոնտոյի համալսարանի էլեկտրոնային և համակարգչային ճարտարագիտության ասպիրանտներ ՅիՀոուն, Բին Չենը և Անանդ Ս. Սուբբիան զարգացրեցին պերօքսիդի շերտի բացը, մինչդեռ Էրքան Այդինը և Ֆուրկան Հ. Իսիկգորը մշակեցին տանդեմի վերին կոնտակտը և դասավորությունը:

Այս ուսումնասիրության եզրակացությունն այն է, որ երկկողմանի միաձույլ պերօքսիդ/սիլիկոնային տանդեմ արևային մարտկոցը օգտագործում է ցրված լույսի ալբեդոն շրջակա միջավայրում, և արդյունավետությունն ավելի լավն է, քան միակողմանի պերօքսիդ/սիլիցիումային տանդեմ արևային մարտկոցը: Հետազոտական ​​թիմը նախ զեկուցեց բացօթյա թեստի արդյունքների մասին: Մեկ AM 1.5 գ արևի լույսի ներքո երկկողմանի սերիայի էներգիայի փոխակերպման հավաստագրված արդյունավետությունը գերազանցեց 25%-ը, իսկ էներգիայի արտադրության խտությունը մինչև 26 մվտսմ-2:

Միևնույն ժամանակ, հետազոտողները ուսումնասիրել են պերօքսիդի գոտու բացը, որն անհրաժեշտ է հոսանքի օպտիմալ համընկնման համար տարբեր իրական լուսավորության և ալբեդոյի պայմաններում, համեմատել են այս երկկողմանի սյուների բնութագրերը, որոնք ենթարկվում են տարբեր ալբեդոյի, և համեմատել են էներգիայի հաշվարկի երկու արդյունքները: արտադրություն շրջակա միջավայրի տարբեր պայմաններ ունեցող վայրում:

Վերջապես, թիմը համեմատեց բացօթյա փորձարկման վայրերը միակողմանի և երկկողմանի պերօքսիդազային/սիլիկոնային լարերի հետ՝ ցույց տալու համար տանդեմի երկակիության ավելացված արժեքը փաստացի համապատասխան ալբեդո ունեցող վայրերի նկատմամբ:

Նոր տանդեմ արևային մարտկոցի հիմնական մարմինը կազմված է սիլիցիումի և պերօքսիդի շերտից: Միաժամանակ դրանք համակցված են բազմաթիվ այլ միացությունների հետ։ Պրոֆեսոր Ստեֆան ԴեՎոլֆն ասել է. «Հիմնական մարտահրավերը տանդեմ սարքի բարդությունն է։ Ներառված է 14 նյութ, և յուրաքանչյուր նյութ պետք է կատարյալ օպտիմիզացված լինի՝ հաշվի առնելու ալբեդոյի ազդեցությունը»։

ասել է հետազոտության համահեղինակ դոկտոր Միքել ԴեԲաստիանին: «Օգտագործելով ալբեդոն՝ մենք այժմ կարող ենք շատ ավելի բարձր հոսանքներ առաջացնել, քան ավանդական երկբևեռ թաղանթները՝ առանց արտադրության ծախսերի ավելացման»: Հետազոտության հեղինակների թվում են պրոֆեսոր Թեդ Սարջենթը և Տորոնտոյի համալսարանի Էլեկտրական և համակարգչային տեխնիկայի ամբիոնի հետդոկտորական գիտաշխատող Յիհոուն:

անցյալում հետազոտություն է անցկացրել անուղղակի արևի լույսը գրավելու հնարավորության վերաբերյալ, սակայն փորձարարական թեստեր չի անցկացրել: Ի լրումն Ճարտարագիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի, Թագավոր Աբդուլլահի գիտության և տեխնոլոգիայի համալսարանի (KAUST) հետազոտողները նաև համագործակցել են Կարլսռուեի տեխնոլոգիական ինստիտուտի և Բոլոնիայի համալսարանի գործընկերների հետ՝ լուծելու այն գիտությունը, որն անհրաժեշտ է արևի անուղղակի լույսը էներգիա հավաքելու կարողությունների մեջ ներառելու համար: իրենց մոդուլների և ինժեներական մարտահրավերների մասին:

Այնուհետև, բացօթյա պայմաններում, նրանք փորձարկեցին երկկողմանի տանդեմ արևային բջիջները և հասան արդյունավետության՝ գերազանցելով ցանկացած առևտրային սիլիկոնե արևային վահանակներ:

«Միայն երկդիմաց սիլիկոնային արևային մարտկոցները արագորեն մեծացնում են իրենց մասնաբաժինը ՖՈՏՈՎՈԼՏԱՅԱԿԱՆ շուկայում, քանի որ դրանք կարող են ապահովել 20% հարաբերական կատարողականի բարելավում: Այս մեթոդի օգտագործումը պերօքսիդ/սիլանում կարող է ավելի արդյունավետ լինել, քան ավանդական սիլիկոնային արևային բջիջները: Եվ կարող է նվազեցնել հումքի ինքնարժեքը»։ Պրոֆեսոր Ստեֆան ԴեՎոլֆը եզրափակեց. DeWolf-ը և նրա գործընկերները մշակել են այս տեխնոլոգիան՝ համագործակցելով Կանադայի, Գերմանիայի և Իտալիայի թիմերի հետ:

Աշխատանքի վերջում հետազոտողները փորձերի միջոցով ապացուցել են, թե ինչպես կարելի է օգտագործել երկկողմանի հատկանիշը պերօքսիդ/սիլիկոնի ամբողջ կառուցվածքի աշխատանքը բարելավելու համար: Նեղ պերօքսիդ ժապավենի բացվածքի օգտագործման շնորհիվ թափանցիկ հետևի էլեկտրոդներով սարքի կառուցվածքները հենվում են ալբեդոյի վրա՝ ներքևի բջիջի ընթացիկ սերունդը մեծացնելու և միևնույն ժամանակ վերին պերօքսիդի բջջի ընթացիկ սերունդը մեծացնելու համար:

Այս համընկնումը ձեռք է բերվում 1.59-1.62 էՎ տիրույթի բացվածքով պերօքսիդների համար: Համեմատած միակողմանի պերօքսիդ/սիլիկոնի շարքի հետ՝ բրոմի պարունակությունը ամենափոքրն է, ուստի հալոգենիդների տարանջատման հետ կապված կայունությունը զգալիորեն կրճատվում է: խնդիր. Թիմը գնահատել է երկկողմանի տանդեմ կառուցվածքի կատարումը դաշտային փորձարկումներում և կանխատեսել է երկկողմանի և միակողմանի տանդեմ կառույցների էներգիայի արտադրությունը տարբեր կլիմայական պայմաններում:

Երկու դեպքում էլ տանդեմն ավելի լավն է, քան միակողմանի կառուցվածքը, որը ցույց է տալիս այս տեխնոլոգիայի խոստումը: Այս աշխատանքը ցույց է տալիս բարձր արդյունավետությամբ արևային բջիջների նոր դասի ներուժը, որը կարող է օգտագործել բարձր արդյունավետություն, բայց էժան տեխնոլոգիա՝ 30 մվտսմ-2PGD պատնեշի հետ բացը փակելու համար:

Այստեղից սարքավորումների կատարողականի հետագա բարելավումը և տեխնոլոգիական մասշտաբի ընդլայնումը հաջորդ տրամաբանական քայլերն են՝ այս տեխնոլոգիան ֆոտոգալվանային շուկային մոտեցնելու համար:

Շվեյցարիայի Լոզանի տեխնոլոգիական դաշնային ինստիտուտի Ֆոտովոլտային լաբորատորիայի տնօրեն, պրոֆեսոր Քրիստոֆ Բալիֆը չի մասնակցել այս հետազոտությանը: Նա ասաց. «Այս փաստաթուղթը ներկայացնում է առաջին պարզ փորձարարական ապացույցը երկկողմանի տանդեմ սարքի համար: Հետազոտողների կողմից ներկայացված կատարողականի քանակական վերլուծությունը շատ կարևոր է այս տեխնոլոգիայի զանգվածային շուկա մուտք գործելու համար անհրաժեշտ կայուն սարքավորումների ստեղծման համար»: