हामी सबैलाई थाहा छ, सौर्य ऊर्जा प्रकाश ऊर्जाको मुख्य स्रोत हो। सिलिकन प्यानलहरूले प्रकाशलाई बिजुलीमा रूपान्तरण गर्न सक्छन्, र परम्परागत टेन्डम सौर्य लिथियम ब्याट्रीहरूले प्रकाशको अतिरिक्त तरंगदैर्ध्यहरू अवशोषित गरेर अझ प्रभावकारी रूपमा गर्न सक्छन्।

त्यति मात्र होइन, अनुसन्धानकर्ताहरूले दोहोरो-श्रृङ्खला कन्फिगरेसन प्रयोग गरेर, यो एउटा नयाँ प्रणाली हो जुन परम्परागत सिलिकन-आधारित र नयाँ प्रणालीहरूको “श्रृङ्खला” संयोजनबाट बनेको पेरोक्साइडको अर्को तह प्रयोग गर्दछ, जसले थप ऊर्जा सङ्कलन गर्न सक्छ। श्रृङ्खला सौर्य कोषहरूको प्रवाहलाई उल्लेखनीय रूपमा वृद्धि गर्न जमिनबाट धेरै खेर गएको, परावर्तित र छरिएको प्रकाश (“अल्बेडो” भनिन्छ) कैद गर्नुहोस्।

जनवरी ११, २०२१ मा, किंग अब्दुल्लाह युनिभर्सिटी अफ साइन्स एण्ड टेक्नोलोजी (KAUST) र UT स्कूल अफ इन्जिनियरिङ्का अन्वेषकहरू सहित अन्तर्राष्ट्रिय सहयोग संगठनले प्राकृतिक ऊर्जा जर्नलमा “ब्यान्ड ग्याप इन्जिनियरिङमा आधारित उच्च दक्षता” शीर्षकको लेख प्रकाशित गर्‍यो। पेरोक्साइड/डबल मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकन सोलार सेल” (दक्ष द्विफेसियल मोनोलिथिकपेरोभस्काइटपेपर/सिलिकोनटेन्डेमसोलरसेल्सभिया ब्यान्डगपाइनियरिङ) लेख।

यो कागजले टोलीको पेरोक्साइड/सिलिकन उपकरणहरू डिजाइन गर्ने सम्पूर्ण प्रक्रियालाई श्रृंखला कन्फिगरेसनहरूको हाल स्वीकृत कार्यसम्पादन सीमा नाघ्नको लागि रूपरेखा दिन्छ।

टोलीका सदस्यहरूले मिलेर यो अनुसन्धान पूरा गरे। तीमध्ये डा. मिशेल डेबास्टियानीले एउटा अनुसन्धान विचार अगाडि बढाए र एलेसेन्ड्रो जेसँग मिलेर यन्त्र बनाए। मिराबेली।

टोरन्टो विश्वविद्यालयको इलेक्ट्रोनिक र कम्प्युटर इन्जिनियरिङका पोस्टडक्टोरल फेलोहरू यिहाउ, बिन चेन र आनन्द एस सुब्बियाले पेरोक्साइड ब्यान्ड ग्यापको विकास गरे, जबकि एर्कन आयडिन र फुरकान एच. इसिकगोरले टेन्डम शीर्ष सम्पर्क र लेआउटको विकास गरे।

यस अध्ययनको निष्कर्ष यो हो कि डबल-पक्षीय मोनोलिथिक पेरोक्साइड/सिलिकन टेन्डम सौर सेलले वातावरणमा फैलिएको प्रकाश अल्बेडोको प्रयोग गर्दछ, र प्रदर्शन एकल-पक्षीय पेरोक्साइड/सिलिकन ट्यान्डम सौर सेलको भन्दा राम्रो छ। अनुसन्धान टोलीले पहिलो पटक बाहिरी परीक्षणको नतिजा रिपोर्ट गर्यो। एकल AM 1.5g सूर्यलाइट अन्तर्गत, डबल-पक्षीय श्रृंखलाको प्रमाणित पावर रूपान्तरण दक्षता 25% नाघ्यो, र पावर उत्पादन घनत्व 26 mwcm-2 को रूपमा उच्च थियो।

एकै समयमा, अन्वेषकहरूले विभिन्न वास्तविक रोशनी र अल्बेडो अवस्थाहरूमा इष्टतम वर्तमान मिलानको लागि आवश्यक पर्ने पेरोक्साइड ब्यान्ड ग्यापको अध्ययन गरे, यी दुई-पक्षीय स्तम्भहरूको विशेषताहरू फरक अल्बेडोमा पर्दाफास गरे, र ऊर्जाको दुई गणना परिणामहरू बीचको तुलना प्रदान गरे। विभिन्न वातावरणीय अवस्था संग एक स्थान मा उत्पादन।

अन्तमा, टोलीले एकल-पक्षीय र दोहोरो-पक्षीय पेरोक्सिडेज/सिलिकन स्ट्रिङहरूसँग बाहिरी परीक्षण स्थानहरूको तुलना वास्तविक सान्दर्भिक अल्बेडो भएका स्थानहरूमा टेन्डम डुअलिटीको थप मूल्य प्रदर्शन गर्नको लागि गर्‍यो।

नयाँ ट्यान्डम सोलर सेलको मुख्य भाग सिलिकन तह र पेरोक्साइड तहबाट बनेको छ। एकै समयमा, तिनीहरू धेरै अन्य यौगिकहरूसँग जोडिएका छन्। प्रोफेसर स्टेफान डेवोल्फले भने। “मुख्य चुनौती ट्यान्डम उपकरणको जटिलता हो। त्यहाँ 14 सामग्रीहरू समावेश छन्, र प्रत्येक सामग्रीलाई अल्बेडोको प्रभावलाई ध्यानमा राख्नको लागि पूर्ण रूपमा अनुकूलित हुनुपर्छ।

अध्ययनका सह-प्रमुख लेखक डा. मिशेल डेबास्टियानीले भने। “अल्बेडो प्रयोग गरेर, हामी अब उत्पादन लागतमा कुनै वृद्धि नगरी परम्परागत द्विध्रुवी झिल्ली भन्दा धेरै उच्च प्रवाहहरू उत्पन्न गर्न सक्छौं।” अध्ययनका लेखकहरूमा टोरन्टो विश्वविद्यालयको इलेक्ट्रिकल र कम्प्युटर इन्जिनियरिङ विभागमा प्रोफेसर टेड सार्जेन्ट र पोस्टडक्टोरल अनुसन्धानकर्ता यिहाउ समावेश छन्।

विगतमा अप्रत्यक्ष सूर्यको किरण कब्जा गर्ने सम्भाव्यतामा अनुसन्धान गरेको छ, तर प्रयोगात्मक परीक्षणहरू सञ्चालन गरेको छैन। ईन्जिनियरिङ् र टेक्नोलोजी विश्वविद्यालयको अतिरिक्त, किंग अब्दुल्लाह विज्ञान र प्रविधि विश्वविद्यालय (KAUST) का अन्वेषकहरूले पनि कार्लस्रुहे इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजी र बोलोग्ना विश्वविद्यालयका सहयोगीहरूसँग मिलेर अप्रत्यक्ष सूर्यको किरणलाई ऊर्जा संकलन क्षमताहरूमा समावेश गर्न आवश्यक विज्ञानको समाधान गर्न मद्दत गरे। तिनीहरूको मोड्युल र ईन्जिनियरिङ् चुनौतीहरू।

त्यसपछि, बाहिरी अवस्थाहरूमा, तिनीहरूले डबल-पक्षीय ट्यान्डेम सौर कक्षहरूको परीक्षण गरे र कुनै पनि व्यावसायिक सिलिकन सौर प्यानलहरू पार गर्दै दक्षता हासिल गरे।

“एकल बाइफेसियल सिलिकन सोलार सेलहरूले फोटोभोल्टिक बजारमा आफ्नो हिस्सा द्रुत रूपमा बढाउँदैछन् किनभने तिनीहरूले 20% सापेक्ष प्रदर्शन सुधार प्रदान गर्न सक्छन्। पेरोक्साइड/सिलेनमा यो विधि प्रयोग गर्दा परम्परागत सिलिकन सौर्य कक्षहरू भन्दा बढी प्रभावकारी हुन सक्छ। र कच्चा पदार्थको लागत घटाउन सक्छ।” प्रोफेसर Stefaan DeWolf निष्कर्ष निकाले। DeWolf र उनका सहकर्मीहरूले क्यानाडा, जर्मनी र इटालीका टोलीहरूसँग मिलेर यो प्रविधि विकास गरेका थिए।

कागजको निष्कर्षमा, शोधकर्ताहरूले प्रयोगहरू मार्फत प्रमाणित गरे कि कसरी सम्पूर्ण पेरोक्साइड/सिलिकन संरचनाको प्रदर्शन सुधार गर्न डबल-पक्षीय सुविधा प्रयोग गर्ने। साँघुरो पेरोक्साइड ब्यान्ड ग्यापको प्रयोगको कारण, पारदर्शी ब्याक इलेक्ट्रोड भएका उपकरण संरचनाहरू तलको सेलको हालको पुस्ता बढाउन र एकै समयमा शीर्ष पेरोक्साइड सेलको वर्तमान पुस्ता बढाउन अल्बेडोमा निर्भर हुन्छन्।

यो मिलान 1.59-1.62 eV को ब्यान्ड ग्यापको साथ पेरोक्साइडहरूको लागि प्राप्त गरिन्छ। एकल-पक्षीय पेरोक्साइड/सिलिकन श्रृंखलाको तुलनामा, ब्रोमिन सामग्री सबैभन्दा सानो छ, त्यसैले हलाइड अलगावसँग सम्बन्धित स्थिरता धेरै कम हुन्छ। समस्या। टोलीले क्षेत्रीय परीक्षणहरूमा दोहोरो-पक्षीय ट्यान्डम संरचनाको कार्यसम्पादनको मूल्याङ्कन गर्‍यो, र विभिन्न जलवायु परिस्थितिहरूमा डबल-पक्षीय र एकल-पक्षीय टेन्डम संरचनाहरूको ऊर्जा उत्पादनको भविष्यवाणी गर्‍यो।

दुबै अवस्थामा, टेन्डम एकल-पक्षीय संरचना भन्दा राम्रो छ, जसले यस प्रविधिको प्रतिज्ञा देखाउँछ। यो कामले ३०mwcm-30PGD बाधासँगको अन्तरलाई बन्द गर्न उच्च-कार्यक्षमता तर कम लागतको प्रविधि प्रयोग गर्न सक्ने उच्च दक्षता सौर्य सेलहरूको नयाँ वर्गको सम्भावना देखाउँछ।

यहाँबाट, उपकरण प्रदर्शनको थप सुधार र टेक्नोलोजी स्केलको विस्तार यस प्रविधिलाई फोटोभोल्टिक बजारको नजिक ल्याउनको लागि अर्को तार्किक कदमहरू हुन्।

स्विट्जरल्याण्डको लुसेनमा रहेको फेडरल इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजीको फोटोभोल्टिक प्रयोगशालाका निर्देशक प्रोफेसर क्रिस्टोफ बालिफले यस अनुसन्धानमा भाग लिएनन्। उसले भन्यो। “यो पेपरले डबल-पक्षीय टेन्डम उपकरणको लागि पहिलो स्पष्ट प्रयोगात्मक प्रमाण प्रदान गर्दछ। शोधकर्ताहरूले रिपोर्ट गरेको कार्यसम्पादनको मात्रात्मक विश्लेषण यस प्रविधिलाई जन बजारमा प्रवेश गर्नको लागि आवश्यक स्थिर उपकरणहरू स्थापना गर्न धेरै महत्त्वपूर्ण छ।