Som vi alle vet, er solenergi hovedkilden til lysenergi. Silisiumpaneler kan konvertere lys til elektrisitet, og tradisjonelle tandem solcelle-litiumbatterier kan gjøre dette mer effektivt ved å absorbere ekstra bølgelengder med lys.

Ikke bare det, forskerne har innsett at ved bruk av en dual-serie konfigurasjon, er det et nytt system som bruker et tradisjonelt silisiumbasert og et annet lag med peroksid laget av en “serie” kombinasjon av nye systemer, som kan samle mer energi og fange opp mye bortkastet, reflektert og spredt lys fra bakken (kalt “albedo”) for å øke strømmen til seriesolcellene betydelig.

11. januar 2021 publiserte International Cooperation Organization, inkludert forskere fra King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) og UT School of Engineering) en artikkel med tittelen “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” i tidsskriftet Natural Energy. Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Denne artikkelen skisserer hele teamets prosess med å designe peroksid/silisiumenheter for å overskride de nåværende aksepterte ytelsesgrensene for seriekonfigurasjoner.

Teammedlemmer fullførte denne undersøkelsen sammen. Blant dem la Dr. Michele DeBastiani fram en forskningsidé og laget enheten sammen med alessandro j. Mirabelli.

Postdoktorstudentene YiHou, Bin Chen og Anand S. Subbiah fra University of Toronto, elektroniske og dataingeniører, utviklet peroksidbåndgapet, mens Erkan Aydin og Furkan H. Isikgor utviklet tandem-toppkontakten og layouten.

Konklusjonen av denne studien er at den dobbeltsidige monolitiske peroksid/silisium tandem solcellen utnytter den diffuse lysalbedoen i miljøet, og ytelsen er bedre enn den ensidige peroksid/silisium tandem solcellen. Forskerteamet rapporterte først resultatene av utendørstesten. Under et enkelt AM 1.5 g sollys oversteg den sertifiserte effektkonverteringseffektiviteten til dobbeltsidige serier 25 %, og kraftgenereringstettheten var så høy som 26 mwcm-2.

Samtidig studerte forskerne peroksidbåndgapet som kreves for optimal strømtilpasning under forskjellige reelle belysnings- og albedoforhold, sammenlignet egenskapene til disse tosidige søylene utsatt for forskjellige albedoer, og ga en sammenligning mellom de to beregningsresultatene for energi produksjon på et sted med ulike miljøforhold.

Til slutt sammenlignet teamet utendørs teststeder med enkelt- og dobbeltsidig peroksidase/silisiumstrenger for å demonstrere merverdien av tandem-dualitet til steder med faktisk relevant albedo.

Hoveddelen av den nye tandemsolcellen er sammensatt av et silisiumlag og et peroksidlag. Samtidig er de kombinert med mange andre forbindelser. Professor Stefaan DeWolf sa. “Hovedutfordringen er kompleksiteten til tandemenheten. Det er 14 materialer involvert, og hvert materiale må være perfekt optimalisert for å ta hensyn til påvirkningen fra albedo.”

sa Dr. Michele DeBastiani, medforfatter av studien. “Ved å bruke albedo kan vi nå generere mye høyere strømmer enn tradisjonelle bipolare membraner uten noen økning i produksjonskostnadene.” Forfatterne av studien inkluderer professor Ted Sargent og postdoktor YiHou ved Institutt for elektro- og datateknikk ved University of Toronto.

har forsket på potensialet for å fange opp indirekte sollys tidligere, men har ikke utført eksperimentelle tester. I tillegg til University of Engineering and Technology, samarbeidet forskere ved King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) også med samarbeidspartnere fra Karlsruhe Institute of Technology og University of Bologna for å løse vitenskapen som trengs for å inkorporere indirekte sollys i energihøstingsevnen. av deres moduler Og tekniske utfordringer.

Deretter, under utendørsforhold, testet de tosidige tandemsolceller og oppnådde effektivitet som overgikk alle kommersielle silisiumsolpaneler.

“Single bifacial silisiumsolceller øker raskt sin andel i FOTOVOLTISK-markedet fordi de kan gi en relativ ytelsesforbedring på 20 %. Å bruke denne metoden i peroksid/silan kan være mer effektivt enn tradisjonelle silisiumsolceller. Og kan redusere kostnadene for råvarer.” Professor Stefaan DeWolf konkluderte. DeWolf og kollegene hans utviklet denne teknologien i samarbeid med team i Canada, Tyskland og Italia.

I konklusjonen av artikkelen beviste forskerne gjennom eksperimenter hvordan man bruker den dobbeltsidige funksjonen for å forbedre ytelsen til hele peroksid/silisiumstrukturen. På grunn av bruken av et smalt peroksidbåndgap, er enhetsstrukturer med transparente bakelektroder avhengige av albedo for å øke strømgenereringen av den nederste cellen og samtidig øke strømgenereringen til den øverste peroksidcellen.

Denne tilpasningen oppnås for peroksider med et båndgap på 1.59-1.62 eV. Sammenlignet med den ensidige peroksyd/silisium-serien er brominnholdet det minste, så stabiliteten knyttet til halogenid-segregering er sterkt redusert. problem. Teamet evaluerte ytelsen til den dobbeltsidige tandemstrukturen i felttester, og spådde energiproduksjonen til de dobbeltsidige og ensidige tandemstrukturene under forskjellige klimatiske forhold.

I begge tilfeller er tandem bedre enn den ensidige strukturen, noe som viser løftet om denne teknologien. Dette arbeidet viser potensialet til en ny klasse høyeffektive solceller som kan bruke høyytelses, men rimelig teknologi for å lukke gapet med 30mwcm-2PGD-barrieren.

Herfra er ytterligere forbedring av utstyrsytelsen og utvidelse av teknologiskala de neste logiske trinnene for å bringe denne teknologien nærmere solcellemarkedet.

Professor Christophe Ballif, direktør for Photovoltaic Laboratory ved Federal Institute of Technology i Lausanne, Sveits, deltok ikke i denne forskningen. Han sa. “Denne artikkelen gir det første klare eksperimentelle beviset for en tosidig tandemenhet. Den kvantitative analysen av ytelse rapportert av forskerne er svært viktig for å etablere det stabile utstyret som kreves for at denne teknologien skal komme inn på massemarkedet.