Jak wszyscy wiemy, głównym źródłem energii świetlnej jest energia słoneczna. Panele krzemowe mogą przekształcać światło w energię elektryczną, a tradycyjne tandemowe słoneczne baterie litowe mogą to robić skuteczniej, pochłaniając dodatkowe długości fal światła.

Co więcej, naukowcy zdali sobie sprawę, że przy użyciu konfiguracji dwu-seryjnej jest to nowy system, który wykorzystuje tradycyjną warstwę nadtlenku na bazie krzemu i kolejną warstwę nadtlenku wykonaną z „seryjnej” kombinacji nowych systemów, które mogą gromadzić więcej energii i przechwytywanie Dużo zmarnowanego, odbitego i rozproszonego światła z ziemi (tzw. „albedo”) w celu znacznego zwiększenia prądu serii ogniw słonecznych.

11 stycznia 2021 r. Organizacja Współpracy Międzynarodowej, w skład której wchodzą naukowcy z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) i UT School of Engineering) opublikowała artykuł zatytułowany „Wysoka wydajność oparta na inżynierii pasma pasmowego” w czasopiśmie Natural Energy. Nadtlenek/podwójne monokrystaliczne ogniwo słoneczne z krzemu” (Efficient biface monolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcells viabandgapineering).

W niniejszym artykule przedstawiono cały proces projektowania urządzeń nadtlenkowych/krzemowych w celu przekroczenia obecnie akceptowanych limitów wydajności konfiguracji seryjnych.

Członkowie zespołu wspólnie ukończyli te badania. Wśród nich dr Michele DeBastiani przedstawił pomysł badawczy i wykonał urządzenie wspólnie z alessandro j. Mirabelli.

Stypendyści podoktoranckich inżynierii elektronicznej i komputerowej Uniwersytetu w Toronto YiHou, Bin Chen i Anand S. Subbiah opracowali pasmo wzbronione nadtlenków, podczas gdy Erkan Aydin i Furkan H. Isikgor opracowali topowy kontakt i układ tandemu.

Wniosek z tego badania jest taki, że dwustronne monolityczne tandemowe ogniwo słoneczne nadtlenek / krzem wykorzystuje rozproszone albedo światła w środowisku, a wydajność jest lepsza niż jednostronnego tandemowego ogniwa słonecznego nadtlenek / krzem. Zespół badawczy najpierw przedstawił wyniki testu na zewnątrz. Przy pojedynczym świetle słonecznym AM o masie 1.5 g certyfikowana sprawność konwersji mocy serii dwustronnych przekroczyła 25%, a gęstość wytwarzania energii wyniosła aż 26 mwcm-2.

W tym samym czasie naukowcy zbadali przerwę energetyczną nadtlenku wymaganą do optymalnego dopasowania prądu w różnych warunkach rzeczywistego oświetlenia i albedo, porównali właściwości tych dwustronnych filarów narażonych na różne albedo i dokonali porównania między dwoma wynikami obliczeń energii produkcja w lokalizacji o różnych warunkach środowiskowych.

Na koniec zespół porównał lokalizacje testowe na zewnątrz z jednostronnymi i dwustronnymi strunami peroksydazy/krzemu, aby zademonstrować wartość dodaną dwoistości tandemu w stosunku do lokalizacji z rzeczywistym odpowiednim albedo.

Główny korpus nowego tandemowego ogniwa słonecznego składa się z warstwy krzemu i warstwy nadtlenku. Jednocześnie łączy się je z wieloma innymi związkami. Profesor Stefaan DeWolf powiedział. „Głównym wyzwaniem jest złożoność urządzenia tandemowego. W grę wchodzi 14 materiałów, a każdy materiał musi być idealnie zoptymalizowany, aby uwzględnić wpływ albedo”.

powiedział dr Michele DeBastiani, współautor badania. „Dzięki zastosowaniu albedo możemy teraz generować znacznie wyższe prądy niż tradycyjne membrany bipolarne bez wzrostu kosztów produkcji”. Autorami badania są profesor Ted Sargent i habilitant YiHou z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej Uniwersytetu w Toronto.

w przeszłości prowadziła badania nad potencjałem wychwytywania pośredniego światła słonecznego, ale nie przeprowadzała testów eksperymentalnych. Oprócz Uniwersytetu Inżynierii i Technologii naukowcy z Uniwersytetu Nauki i Technologii im. Króla Abdullaha (KAUST) współpracowali również ze współpracownikami z Instytutu Technologii w Karlsruhe i Uniwersytetu Bolońskiego, aby rozwiązać naukę niezbędną do włączenia pośredniego światła słonecznego do możliwości pozyskiwania energii swoich modułów i wyzwań inżynieryjnych.

Następnie w warunkach zewnętrznych przetestowali dwustronne tandemowe ogniwa słoneczne i osiągnęli wydajność przewyższającą jakiekolwiek komercyjne krzemowe panele słoneczne.

„Pojedyncze dwufazowe krzemowe ogniwa słoneczne szybko zwiększają swój udział w rynku FOTOWOLTAIKI, ponieważ mogą zapewnić względną poprawę wydajności o 20%. Zastosowanie tej metody w nadtlenku/silanie może być bardziej efektywne niż tradycyjne krzemowe ogniwa słoneczne. I może obniżyć koszty surowców”. Profesor Stefaan DeWolf podsumował. DeWolf i jego koledzy opracowali tę technologię we współpracy z zespołami w Kanadzie, Niemczech i Włoszech.

Podsumowując artykuł, naukowcy udowodnili poprzez eksperymenty, jak wykorzystać funkcję dwustronną do poprawy wydajności całej struktury nadtlenek/krzem. Ze względu na zastosowanie wąskiej przerwy wzbronionej nadtlenku, struktury urządzenia z przezroczystymi tylnymi elektrodami opierają się na albedo w celu zwiększenia generacji prądu dolnego ogniwa i jednocześnie zwiększenia generacji prądu górnego ogniwa nadtlenkowego.

To dopasowanie jest osiągane dla nadtlenków z przerwą wzbronioną 1.59-1.62 eV. W porównaniu z jednostronną serią nadtlenek/krzem, zawartość bromu jest najmniejsza, więc stabilność związana z segregacją halogenków jest znacznie zmniejszona. problem. Zespół ocenił wydajność dwustronnej konstrukcji tandemowej w testach terenowych i przewidział wydajność energetyczną dwustronnych i jednostronnych konstrukcji tandemowych w różnych warunkach klimatycznych.

W obu przypadkach tandem jest lepszy niż konstrukcja jednostronna, co pokazuje obietnicę tej technologii. Praca ta pokazuje potencjał nowej klasy wysokowydajnych ogniw słonecznych, które mogą wykorzystywać wysokowydajną, ale niedrogą technologię, aby wypełnić lukę barierą 30 mwcm-2PGD.

Stąd dalsza poprawa wydajności urządzeń i rozbudowa skali technologii to kolejne logiczne kroki, aby przybliżyć tę technologię do rynku fotowoltaicznego.

Profesor Christophe Ballif, dyrektor Laboratorium Fotowoltaicznego Federalnego Instytutu Technologii w Lozannie w Szwajcarii, nie brał udziału w tych badaniach. Powiedział. „Ten artykuł dostarcza pierwszych wyraźnych dowodów eksperymentalnych dotyczących dwustronnego urządzenia tandemowego. Ilościowa analiza wydajności zgłoszona przez naukowców jest bardzo ważna dla ustalenia stabilnego sprzętu wymaganego do wejścia tej technologii na rynek masowy”.