Как мы все знаем, солнечная энергия является основным источником световой энергии. Силиконовые панели могут преобразовывать свет в электричество, а традиционные тандемные литиевые солнечные батареи могут делать это более эффективно, поглощая дополнительные длины волн света.

Мало того, исследователи поняли, что, используя конфигурацию с двумя последовательностями, это новая система, в которой используются традиционная кремниевая основа и еще один слой пероксида, состоящий из «последовательной» комбинации новых систем, которые могут собирать больше энергии и Улавливание большого количества потерянного, отраженного и рассеянного света от земли (так называемого «альбедо») для значительного увеличения тока последовательных солнечных элементов.

11 января 2021 года Международная организация сотрудничества, в которую входят исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) и инженерной школы UT), опубликовала в журнале Natural Energy статью под названием «Высокая эффективность на основе технологии Band Gap». Пероксид / Двойной монокристаллический кремниевый солнечный элемент »(EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper / Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

В этом документе описывается весь процесс разработки устройств на основе пероксида / кремния, которые выходят за рамки принятых в настоящее время пределов производительности для серийных конфигураций.

Члены команды завершили это исследование вместе. Среди них доктор Микеле ДеБастиани выдвинул исследовательскую идею и создал устройство вместе с Алессандро Дж. Мирабелли.

Докторанты по электронике и компьютерной инженерии Университета Торонто Йихоу, Бин Чен и Ананд С. Суббиа разработали перекисную запрещенную зону, а Эркан Айдин и Фуркан Х. Исикгор разработали тандемный верхний контакт и компоновку.

Вывод этого исследования состоит в том, что двусторонний монолитный тандемный солнечный элемент пероксид / кремний использует альбедо рассеянного света в окружающей среде, и его характеристики лучше, чем у одностороннего тандемного солнечного элемента пероксид / кремний. Исследовательская группа сначала сообщила о результатах испытаний на открытом воздухе. Под одним солнечным светом AM 1.5 г сертифицированная эффективность преобразования мощности двухсторонней серии превышала 25%, а плотность выработки энергии достигала 26 мВт / см2.

В то же время исследователи изучили ширину запрещенной зоны перекиси водорода, необходимую для оптимального согласования тока при различных условиях реального освещения и альбедо, сравнили характеристики этих двухсторонних столбов, подверженных разному альбедо, и предоставили сравнение двух результатов расчета энергии производство в местах с различными условиями окружающей среды.

Наконец, команда сравнила места проведения испытаний на открытом воздухе с односторонними и двусторонними нитями пероксидазы / силикона, чтобы продемонстрировать дополнительную ценность тандемной двойственности по сравнению с местами с фактическим релевантным альбедо.

Основной корпус нового тандемного солнечного элемента состоит из слоя кремния и слоя пероксида. В то же время они сочетаются со многими другими соединениями. – сказал профессор Стефаан ДеВольф. «Основная проблема – сложность тандемного устройства. Здесь задействовано 14 материалов, и каждый материал должен быть идеально оптимизирован, чтобы учесть влияние альбедо ».

сказал доктор Микеле ДеБастиани, со-ведущий автор исследования. «Используя альбедо, теперь мы можем генерировать гораздо более высокие токи, чем традиционные биполярные мембраны, без увеличения производственных затрат». Авторами исследования являются профессор Тед Сарджент и научный сотрудник Йихоу с кафедры электротехники и вычислительной техники Университета Торонто.

в прошлом проводила исследования возможности улавливания непрямого солнечного света, но не проводила экспериментальных испытаний. Помимо Инженерно-технологического университета, исследователи из Университета науки и технологий имени короля Абдаллы (KAUST) также сотрудничали с сотрудниками Технологического института Карлсруэ и Болонского университета, чтобы решить научные вопросы, необходимые для включения непрямого солнечного света в возможности сбора энергии. их модулей и инженерных задач.

Затем на открытом воздухе они протестировали двухсторонние тандемные солнечные элементы и достигли эффективности, превосходящей любые коммерческие кремниевые солнечные панели.

«Односторонние двусторонние кремниевые солнечные элементы быстро увеличивают свою долю на рынке ФОТОЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ, поскольку они могут обеспечить относительное улучшение производительности на 20%. Использование этого метода в перекиси / силане может быть более эффективным, чем традиционные кремниевые солнечные элементы. И может снизить стоимость сырья ». В заключение профессор Стефаан ДеВольф. ДеВольф и его коллеги разработали эту технологию в сотрудничестве с командами в Канаде, Германии и Италии.

In the conclusion of the paper, the researchers proved through experiments how to use the double-sided feature to improve the performance of the entire peroxide/silicon structure. Due to the use of a narrow peroxide band gap, device structures with transparent back electrodes rely on albedo to increase the current generation of the bottom cell and at the same time increase the current generation of the top peroxide cell.

Такое согласование достигается для пероксидов с шириной запрещенной зоны 1.59–1.62 эВ. По сравнению с односторонней серией пероксид / кремний, содержание брома наименьшее, поэтому стабильность, связанная с сегрегацией галогенидов, значительно снижается. проблема. Команда оценила характеристики двухсторонней тандемной конструкции в полевых испытаниях и спрогнозировала выходную мощность двухсторонней и односторонней тандемной конструкции в различных климатических условиях.

В обоих случаях тандем лучше, чем односторонняя конструкция, что показывает перспективность этой технологии. Эта работа показывает потенциал нового класса высокоэффективных солнечных элементов, в которых можно использовать высокопроизводительные, но недорогие технологии, чтобы закрыть пробел с барьером 30 мВт · см-2PGD.

Отсюда дальнейшее улучшение характеристик оборудования и расширение масштабов технологий являются следующими логическими шагами, чтобы приблизить эту технологию к рынку фотоэлектрических систем.

Профессор Кристоф Баллиф, директор фотоэлектрической лаборатории Федерального технологического института в Лозанне, Швейцария, не участвовал в этом исследовании. Он сказал. «Эта статья представляет собой первое четкое экспериментальное свидетельство двустороннего тандемного устройства. Количественный анализ производительности, о котором сообщают исследователи, очень важен для создания стабильного оборудования, необходимого для выхода этой технологии на массовый рынок ».