După cum știm cu toții, energia solară este principala sursă de energie luminoasă. Panourile din siliciu pot converti lumina în electricitate, iar bateriile solare tradiționale cu litiu în tandem pot face acest lucru mai eficient, absorbind lungimi de undă suplimentare de lumină.

Nu numai că, cercetătorii au realizat că, folosind o configurație cu dublă serie, este un sistem nou care folosește un strat tradițional pe bază de siliciu și un alt strat de peroxid format dintr-o combinație „în serie” de sisteme noi, care poate colecta mai multă energie și captați o mulțime de lumină risipită, reflectată și împrăștiată din sol (numită „albedo”) pentru a crește semnificativ curentul celulelor solare din serie.

La 11 ianuarie 2021, Organizația de Cooperare Internațională, inclusiv cercetători de la Universitatea de Știință și Tehnologie King Abdullah (KAUST) și Școala de Inginerie UT) a publicat un articol intitulat „Eficiență ridicată pe baza ingineriei band Gap” în revista Natural Energy. Peroxid/Celule solare de siliciu monocristalin dublu” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) articol.

Această lucrare subliniază întregul proces al echipei de proiectare a dispozitivelor cu peroxid/siliciu pentru a depăși limitele de performanță acceptate în prezent pentru configurațiile de serie.

Membrii echipei au finalizat această cercetare împreună. Printre aceștia, dr. Michele DeBastiani a prezentat o idee de cercetare și a realizat dispozitivul împreună cu alessandro j. Mirabelli.

Burserii postdoctorali în inginerie electronică și informatică de la Universitatea din Toronto, YiHou, Bin Chen și Anand S. Subbiah, au dezvoltat banda de peroxid, în timp ce Erkan Aydin și Furkan H. Isikgor au dezvoltat contactul și aspectul de top în tandem.

Concluzia acestui studiu este că celula solară tandem monolitică cu peroxid/siliciu cu două fețe utilizează albedo de lumină difuză în mediu, iar performanța este mai bună decât cea a celulei solare tandem peroxid/siliciu cu o singură față. Echipa de cercetare a raportat mai întâi rezultatele testului în aer liber. Sub o singură lumină solară AM ​​1.5 g, eficiența certificată de conversie a puterii din seria cu două fețe a depășit 25%, iar densitatea de generare a energiei a fost de până la 26 mwcm-2.

În același timp, cercetătorii au studiat intervalul de bandă de peroxid necesar pentru potrivirea optimă a curentului în diferite condiții reale de iluminare și albedo, au comparat caracteristicile acestor stâlpi cu două fețe expuși la albedo diferit și au oferit o comparație între cei doi. Rezultatele calculului de energie producție într-o locație cu condiții de mediu diferite.

În cele din urmă, echipa a comparat locații de testare în aer liber cu șiruri de peroxidază/siliciu cu o singură față și două fețe pentru a demonstra valoarea adăugată a dualității tandem față de locațiile cu albedo real relevant.

Corpul principal al noii celule solare tandem este compus dintr-un strat de siliciu și un strat de peroxid. În același timp, ele sunt combinate cu mulți alți compuși. a spus profesorul Stefan DeWolf. „Principala provocare este complexitatea dispozitivului tandem. Sunt implicate 14 materiale, iar fiecare material trebuie optimizat perfect pentru a ține cont de influența albedo-ului.”

a spus dr. Michele DeBastiani, co-autorul principal al studiului. „Folosind albedo, putem genera acum curenți mult mai mari decât membranele bipolare tradiționale, fără nicio creștere a costurilor de producție.” Autorii studiului includ profesorul Ted Sargent și cercetătorul postdoctoral YiHou la Departamentul de Inginerie Electrică și Calculatoare de la Universitatea din Toronto.

a efectuat cercetări cu privire la potențialul de a capta lumina indirectă a soarelui în trecut, dar nu a efectuat teste experimentale. Pe lângă Universitatea de Inginerie și Tehnologie, cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie King Abdullah (KAUST) au colaborat și cu colaboratori de la Institutul de Tehnologie Karlsruhe și de la Universitatea din Bologna pentru a rezolva știința necesară pentru a încorpora lumina indirectă a soarelui în capacitățile de recoltare a energiei. a modulelor lor Și provocări de inginerie.

Apoi, în condiții de exterior, au testat celule solare tandem cu două fețe și au obținut o eficiență depășind orice panouri solare din siliciu comerciale.

„Celulele solare cu siliciu bifacial unic își cresc rapid cota pe piața FOTOVOLTAICĂ, deoarece pot oferi o îmbunătățire relativă a performanței cu 20%. Utilizarea acestei metode în peroxid/silan poate fi mai eficientă decât celulele solare tradiționale cu siliciu. Și poate reduce costul materiilor prime.” a conchis profesorul Stefan DeWolf. DeWolf și colegii săi au dezvoltat această tehnologie în colaborare cu echipe din Canada, Germania și Italia.

În concluzia lucrării, cercetătorii au demonstrat prin experimente cum să folosească caracteristica cu două fețe pentru a îmbunătăți performanța întregii structuri de peroxid/siliciu. Datorită utilizării unui interval îngust de bandă de peroxid, structurile dispozitivelor cu electrozi posteriori transparenți se bazează pe albedo pentru a crește generarea curentă a celulei inferioare și, în același timp, pentru a crește generarea curentă a celulei de peroxid de sus.

Această potrivire este realizată pentru peroxizii cu o bandă interzisă de 1.59-1.62 eV. În comparație cu seria de peroxid/siliciu cu o singură față, conținutul de brom este cel mai mic, astfel încât stabilitatea legată de segregarea halogenurilor este mult redusă. problemă. Echipa a evaluat performanța structurii tandem cu două fețe în testele pe teren și a prezis producția de energie a structurilor tandem cu două fețe și o singură față în diferite condiții climatice.

În ambele cazuri, tandemul este mai bun decât structura cu o singură față, ceea ce arată promisiunea acestei tehnologii. Această lucrare arată potențialul unei noi clase de celule solare de înaltă eficiență care poate utiliza tehnologie de înaltă performanță, dar cu costuri reduse, pentru a reduce decalajul cu bariera de 30mwcm-2PGD.

De aici, îmbunătățirea în continuare a performanței echipamentelor și extinderea scalei tehnologice sunt următorii pași logici pentru a aduce această tehnologie mai aproape de piața fotovoltaică.

Profesorul Christophe Ballif, director al Laboratorului Fotovoltaic al Institutului Federal de Tehnologie din Lausanne, Elveția, nu a participat la această cercetare. El a spus. „Această lucrare oferă primele dovezi experimentale clare pentru un dispozitiv tandem cu două fețe. Analiza cantitativă a performanței raportate de cercetători este foarte importantă pentru stabilirea echipamentelor stabile necesare pentru ca această tehnologie să intre pe piața de masă.”