Como todos sabemos, a energia solar é a principal fonte de energia luminosa. Os painéis de silício podem converter luz em eletricidade, e as tradicionais baterias solares de lítio em tandem podem fazer isso com mais eficácia, absorvendo comprimentos de onda adicionais de luz.

Não só isso, os pesquisadores perceberam que usando uma configuração de série dupla, é um novo sistema que usa um tradicional à base de silício e outra camada de peróxido feita de uma combinação em “série” de novos sistemas, que podem coletar mais energia e capturar Muita luz perdida, refletida e espalhada do solo (chamada de “albedo”) para aumentar significativamente a corrente das células solares da série.

Em 11 de janeiro de 2021, a Organização de Cooperação Internacional, incluindo pesquisadores da King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) e UT School of Engineering) publicou um artigo intitulado “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” na revista Natural Energy. Peróxido / Célula Solar de Silício Monocristalino Duplo ”(EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper / Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) artigo.

Este documento descreve todo o processo da equipe de projeto de dispositivos de peróxido / silício para exceder os limites de desempenho atualmente aceitos para configurações em série.

Os membros da equipe completaram esta pesquisa juntos. Entre eles, a Dra. Michele DeBastiani apresentou uma ideia de pesquisa e fez o dispositivo junto com alessandro j. Mirabelli.

Os bolsistas de pós-doutorado em engenharia eletrônica e de computação da Universidade de Toronto YiHou, Bin Chen e Anand S. Subbiah desenvolveram a lacuna de banda de peróxido, enquanto Erkan Aydin e Furkan H. Isikgor desenvolveram o contato superior e o layout tandem.

A conclusão deste estudo é que a célula solar tandem de peróxido monolítico de dupla face / silício utiliza o albedo de luz difusa no ambiente, e o desempenho é melhor do que o da célula solar tandem de peróxido de face única / silício. A equipe de pesquisa primeiro relatou os resultados do teste ao ar livre. Sob uma única luz solar AM 1.5g, a eficiência de conversão de energia certificada da série de dupla face excedeu 25%, e a densidade de geração de energia foi tão alta quanto 26 mwcm-2.

Ao mesmo tempo, os pesquisadores estudaram a lacuna de banda de peróxido necessária para a correspondência de corrente ideal sob várias condições de iluminação real e albedo, compararam as características desses pilares de dupla face expostos a albedo diferente e forneceram uma comparação entre os dois resultados de cálculo de energia produção em um local com diferentes condições ambientais.

Finalmente, a equipe comparou os locais de teste ao ar livre com cadeias de peroxidase / silício de um lado e dois lados para demonstrar o valor agregado da dualidade tandem para locais com albedo relevante real.

O corpo principal da nova célula solar tandem é composto por uma camada de silício e uma camada de peróxido. Ao mesmo tempo, eles são combinados com muitos outros compostos. Professor Stefaan DeWolf disse. “O principal desafio é a complexidade do dispositivo tandem. São 14 materiais envolvidos, e cada material deve ser perfeitamente otimizado para levar em consideração a influência do albedo. ”

disse a Dra. Michele DeBastiani, co-autora principal do estudo. “Usando o albedo, agora podemos gerar correntes muito mais altas do que as membranas bipolares tradicionais, sem nenhum aumento nos custos de fabricação.” Os autores do estudo incluem o professor Ted Sargent e o pesquisador de pós-doutorado YiHou no Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Universidade de Toronto.

conduziu pesquisas sobre o potencial de captura indireta da luz solar no passado, mas não conduziu testes experimentais. Além da Universidade de Engenharia e Tecnologia, pesquisadores da Universidade King Abdullah de Ciência e Tecnologia (KAUST) também colaboraram com colaboradores do Instituto de Tecnologia de Karlsruhe e da Universidade de Bolonha para resolver a ciência necessária para incorporar luz solar indireta às capacidades de coleta de energia de seus módulos e desafios de engenharia.

Em seguida, em condições externas, eles testaram células solares tandem de dupla face e alcançaram uma eficiência que ultrapassa qualquer painel solar de silício comercial.

“As células solares bifaciais individuais de silício estão aumentando rapidamente sua participação no mercado FOTOVOLTAICO porque podem fornecer uma melhoria de desempenho relativo de 20%. Usar este método em peróxido / silano pode ser mais eficaz do que as células solares de silício tradicionais. E pode reduzir o custo das matérias-primas. ” O professor Stefaan DeWolf concluiu. DeWolf e seus colegas desenvolveram essa tecnologia em colaboração com equipes no Canadá, Alemanha e Itália.

Na conclusão do artigo, os pesquisadores provaram por meio de experimentos como usar o recurso de dupla face para melhorar o desempenho de toda a estrutura de peróxido / silício. Devido ao uso de uma lacuna de banda estreita de peróxido, as estruturas do dispositivo com eletrodos traseiros transparentes dependem do albedo para aumentar a geração de corrente da célula inferior e, ao mesmo tempo, aumentar a geração de corrente da célula superior de peróxido.

Essa combinação é alcançada para peróxidos com um gap de 1.59-1.62 eV. Comparado com a série de peróxido / silício de um lado, o conteúdo de bromo é o menor, então a estabilidade relacionada à segregação de haleto é bastante reduzida. problema. A equipe avaliou o desempenho da estrutura tandem dupla-face em testes de campo e previu a produção de energia das estruturas tandem dupla-face e unilateral sob diferentes condições climáticas.

Em ambos os casos, o tandem é melhor do que a estrutura unilateral, o que mostra a promessa dessa tecnologia. Este trabalho mostra o potencial de uma nova classe de células solares de alta eficiência que podem usar tecnologia de alto desempenho, mas de baixo custo, para fechar a lacuna com a barreira 30mwcm-2PGD.

A partir daqui, a melhoria do desempenho dos equipamentos e a expansão da escala da tecnologia são os próximos passos lógicos para aproximar essa tecnologia do mercado fotovoltaico.

O professor Christophe Ballif, diretor do Laboratório Fotovoltaico do Instituto Federal de Tecnologia de Lausanne, Suíça, não participou da pesquisa. Ele disse. “Este artigo fornece a primeira evidência experimental clara para um dispositivo tandem de dupla face. A análise quantitativa do desempenho relatado pelos pesquisadores é muito importante para estabelecer o equipamento estável necessário para esta tecnologia entrar no mercado de massa. ”