ご存知のように、太陽エネルギーは光エネルギーの主な源です。 シリコンパネルは光を電気に変換することができ、従来のタンデムソーラーリチウム電池は、追加の波長の光を吸収することにより、これをより効果的に行うことができます。

それだけでなく、研究者は、デュアルシリーズ構成を使用することで、従来のシリコンベースと新しいシステムの「シリーズ」の組み合わせで作られた過酸化物の別の層を使用する新しいシステムであり、より多くのエネルギーと一連の太陽電池の電流を大幅に増加させるために、地面からの多くの無駄な、反射された、散乱された光（「アルベド」と呼ばれる）をキャプチャします。

11年2021月XNUMX日、キングアブドゥッラー科学技術大学（KAUST）とUT工学部の研究者を含む国際協力機構は、ジャーナルNaturalEnergyに「バンドギャップエンジニアリングに基づく高効率」というタイトルの記事を公開しました。 過酸化物/二重単結晶シリコン太陽電池」（効率的な両面モノリシックペロブスカイト紙/バンドガパイナリングによるシリコンコンタンデムソーラーセル）の記事。

このホワイトペーパーでは、現在受け入れられている直列構成のパフォーマンス制限を超える過酸化物/シリコンデバイスを設計するチームのプロセス全体の概要を説明します。

チームメンバーは一緒にこの研究を完了しました。 その中で、ミケーレ・デバスティアーニ博士は研究のアイデアを提案し、アレッサンドロ・jと一緒に装置を作りました。 ミラベリ。

トロント大学の電子およびコンピューター工学博士研究員のYiHou、Bin Chen、Anand S. Subbiahが過酸化物バンドギャップを開発し、ErkanAydinとFurkanH.Isikgorがタンデムトップコンタクトとレイアウトを開発しました。

この研究の結論は、両面モノリシック過酸化物/シリコンタンデム太陽電池は環境中の拡散光アルベドを利用し、性能は片面過酸化物/シリコンタンデム太陽電池よりも優れているということです。 研究チームは最初に屋外テストの結果を報告しました。 単一のAM1.5gの太陽光の下で、両面シリーズの認定された電力変換効率は25％を超え、発電密度は26mwcm-2と高かった。

同時に、研究者らは、さまざまな実際の照明およびアルベド条件下で最適な電流マッチングに必要な過酸化物バンドギャップを研究し、異なるアルベドにさらされたこれらの両面ピラーの特性を比較し、XNUMXつのエネルギー計算結果を比較しました。異なる環境条件の場所での生産。

最後に、チームは屋外のテスト場所を片面および両面ペルオキシダーゼ/シリコンストリングと比較して、実際に関連するアルベドがある場所へのタンデム二重性の付加価値を実証しました。

新しいタンデム太陽電池の本体は、シリコン層と過酸化物層で構成されています。 同時に、それらは他の多くの化合物と組み合わされます。 ステファン・デウルフ教授は言った。 「主な課題は、タンデムデバイスの複雑さです。 14の材料が関係しており、アルベドの影響を考慮に入れるために、各材料を完全に最適化する必要があります。」

研究の共同筆頭著者であるミケーレ・デバスティアーニ博士は述べた。 「アルベドを使用することで、製造コストを増やすことなく、従来のバイポーラ膜よりもはるかに高い電流を生成できるようになりました。」 この研究の著者には、トロント大学の電気およびコンピューター工学科のテッド・サージェント教授とポスドク研究員のイーホウが含まれています。

過去に間接太陽光を取り込む可能性について研究を行ってきましたが、実験的なテストは行っていません。 工学技術大学に加えて、キングアブドゥッラー科学技術大学（KAUST）の研究者は、カールスルーエ工科大学およびボローニャ大学の共同研究者と協力して、間接太陽光をエネルギー収穫機能に組み込むために必要な科学を解決しました。それらのモジュールとエンジニアリングの課題の。

次に、屋外条件下で、両面タンデム太陽電池をテストし、市販のシリコンソーラーパネルを超える効率を達成しました。

「単一の両面シリコン太陽電池は、相対的なパフォーマンスを20％向上させることができるため、太陽光発電市場でのシェアを急速に伸ばしています。 過酸化物/シランでこの方法を使用すると、従来のシリコン太陽電池よりも効果的です。 そして、原材料のコストを削減することができます。」 ステファン・デウルフ教授は結論を下しました。 DeWolfと彼の同僚は、カナダ、ドイツ、イタリアのチームと共同でこのテクノロジーを開発しました。

論文の結論として、研究者たちは実験を通じて、両面機能を使用して過酸化物/シリコン構造全体の性能を向上させる方法を証明しました。 狭い過酸化物バンドギャップを使用しているため、透明な背面電極を備えたデバイス構造は、アルベドに依存して下部セルの電流生成を増加させ、同時に上部過酸化物セルの電流生成を増加させます。

このマッチングは、バンドギャップが1.59-1.62eVの過酸化物で達成されます。 片面過酸化物/シリコンシリーズと比較して、臭素含有量が最も少ないため、ハロゲン化物の偏析に関連する安定性が大幅に低下します。 問題。 チームは、フィールドテストで両面タンデム構造の性能を評価し、さまざまな気候条件下での両面タンデム構造と片面タンデム構造のエネルギー出力を予測しました。

どちらの場合も、タンデムは片面構造よりも優れており、このテクノロジーの可能性を示しています。 この研究は、高性能でありながら低コストの技術を使用して30mwcm-2PGDバリアとのギャップを埋めることができる、新しいクラスの高効率太陽電池の可能性を示しています。

ここから、機器の性能のさらなる改善と技術規模の拡大は、この技術を太陽光発電市場に近づけるための次の論理的なステップです。

スイスのローザンヌにある連邦工科大学の太陽光発電研究所の所長であるクリストフ・バリフ教授は、この研究に参加しませんでした。 彼は言った。 「この論文は、両面タンデムデバイスの最初の明確な実験的証拠を提供します。 研究者によって報告された性能の定量分析は、この技術がマスマーケットに参入するために必要な安定した機器を確立するために非常に重要です。」