Ako všetci vieme, slnečná energia je hlavným zdrojom svetelnej energie. Silikónové panely dokážu premeniť svetlo na elektrinu a tradičné tandemové solárne lítiové batérie to dokážu efektívnejšie tým, že absorbujú dodatočné vlnové dĺžky svetla.

Nielen to, vedci si uvedomili, že pri použití konfigurácie dvoch sérií ide o nový systém, ktorý využíva tradičnú vrstvu na báze kremíka a ďalšiu vrstvu peroxidu vyrobenú zo „sériovej“ kombinácie nových systémov, ktoré dokážu zhromaždiť viac energie a zachytiť veľa premárneného, ​​odrazeného a rozptýleného svetla od zeme (nazývaného „albedo“), aby sa výrazne zvýšil prúd sériových solárnych článkov.

11. januára 2021 Medzinárodná organizácia pre spoluprácu vrátane výskumníkov z Univerzity vedy a techniky kráľa Abdullaha (KAUST) a UT School of Engineering publikovala v časopise Natural Energy článok s názvom „Vysoká účinnosť založená na inžinierstve pásových medzier“. Peroxidový/dvojitý monokryštalický kremíkový solárny článok“ (účinný bifaciálny monolitický perovskitový papier/silikontandemové solárne články pomocou bandgapineeringu).

Tento dokument načrtáva celý tímový proces navrhovania peroxidových/kremíkových zariadení tak, aby prekročili aktuálne akceptované výkonnostné limity sériových konfigurácií.

Členovia tímu dokončili tento výskum spoločne. Medzi nimi Dr. Michele DeBastiani predložil výskumný nápad a vyrobil zariadenie spolu s alessandrom j. Mirabelli.

Postdoktorandi z Torontskej univerzity v oblasti elektronického a počítačového inžinierstva YiHou, Bin Chen a Anand S. Subbiah vyvinuli peroxidovú medzeru v pásme, zatiaľ čo Erkan Aydin a Furkan H. Isikgor vyvinuli tandemový horný kontakt a rozloženie.

Záver tejto štúdie je, že obojstranný monolitický tandemový solárny článok peroxid/kremík využíva albedo difúzneho svetla v prostredí a výkon je lepší ako výkon jednostranného tandemového solárneho článku peroxid/kremík. Výskumný tím najprv informoval o výsledkoch vonkajšieho testu. Pri jedinom slnečnom svetle AM ​​​​1.5 g certifikovaná účinnosť premeny energie obojstranných sérií presiahla 25% a hustota výroby energie bola až 26 mwcm-2.

Súčasne výskumníci študovali medzeru v peroxidovom pásme potrebnú na optimálne prispôsobenie prúdu v rôznych podmienkach skutočného osvetlenia a albeda, porovnávali charakteristiky týchto obojstranných stĺpov vystavených rôznym albedom a poskytli porovnanie medzi dvoma výsledkami výpočtu energie. výroby v lokalite s rôznymi podmienkami prostredia.

Nakoniec tím porovnal vonkajšie testovacie miesta s jednostrannými a obojstrannými peroxidázovými/kremíkovými reťazcami, aby preukázal pridanú hodnotu tandemovej duality na miestach so skutočným relevantným albedom.

Hlavné telo nového tandemového solárneho článku sa skladá z kremíkovej vrstvy a peroxidovej vrstvy. Zároveň sa kombinujú s mnohými ďalšími zlúčeninami. Povedal profesor Stefaan DeWolf. „Hlavnou výzvou je zložitosť tandemového zariadenia. Ide o 14 materiálov a každý materiál musí byť dokonale optimalizovaný, aby zohľadnil vplyv albeda.“

povedal Dr. Michele DeBastiani, spoluautor štúdie. “Pomocou albeda môžeme teraz generovať oveľa vyššie prúdy ako tradičné bipolárne membrány bez akéhokoľvek zvýšenia výrobných nákladov.” Autormi štúdie sú profesor Ted Sargent a postdoktorandský výskumník YiHou na Katedre elektrotechniky a počítačového inžinierstva na University of Toronto.

už v minulosti robila výskum potenciálu zachytávania nepriameho slnečného svetla, ale neuskutočnila experimentálne testy. Okrem Technickej a technologickej univerzity výskumníci na Univerzite vedy a techniky kráľa Abdullaha (KAUST) spolupracovali aj so spolupracovníkmi z Karlsruhe Institute of Technology a Univerzity v Bologni, aby vyriešili vedu potrebnú na začlenenie nepriameho slnečného žiarenia do možností získavania energie. ich modulov a inžinierskych výziev.

Potom vo vonkajších podmienkach testovali obojstranné tandemové solárne články a dosiahli účinnosť prevyšujúcu akékoľvek komerčné kremíkové solárne panely.

„Jednoduché bifaciálne kremíkové solárne články rýchlo zvyšujú svoj podiel na trhu FOTOVOLTAIC, pretože môžu poskytnúť 20% zlepšenie relatívneho výkonu. Použitie tejto metódy v peroxide/siláne môže byť efektívnejšie ako tradičné kremíkové solárne články. A môže znížiť náklady na suroviny.“ Profesor Stefaan DeWolf uzavrel. DeWolf a jeho kolegovia vyvinuli túto technológiu v spolupráci s tímami v Kanade, Nemecku a Taliansku.

V závere článku výskumníci prostredníctvom experimentov dokázali, ako využiť obojstrannú vlastnosť na zlepšenie výkonu celej štruktúry peroxid/kremík. Vďaka použitiu úzkej peroxidovej medzery sa štruktúry zariadení s priehľadnými zadnými elektródami spoliehajú na albedo, aby sa zvýšila generácia prúdu spodnej bunky a zároveň sa zvýšila generácia prúdu hornej peroxidovej bunky.

Toto prispôsobenie sa dosiahne pre peroxidy s zakázaným pásom 1.59-1.62 eV. V porovnaní s jednostrannou sériou peroxid/kremík je obsah brómu najmenší, takže stabilita súvisiaca so segregáciou halogenidov je značne znížená. problém. Tím vyhodnotil výkonnosť obojstrannej tandemovej štruktúry v terénnych testoch a predpovedal energetický výstup obojstranných a jednostranných tandemových štruktúr v rôznych klimatických podmienkach.

V oboch prípadoch je tandem lepší ako jednostranná štruktúra, čo ukazuje na prísľub tejto technológie. Táto práca ukazuje potenciál novej triedy vysokoúčinných solárnych článkov, ktoré môžu využívať vysokovýkonnú, ale nízkonákladovú technológiu na vyplnenie medzery s bariérou 30 mwcm-2PGD.

Odtiaľ je ďalšie zlepšovanie výkonu zariadení a rozširovanie technologického rozsahu ďalšími logickými krokmi, ako túto technológiu priblížiť fotovoltaickému trhu.

Profesor Christophe Ballif, riaditeľ Fotovoltaického laboratória Federálneho technologického inštitútu vo švajčiarskom Lausanne, sa tohto výskumu nezúčastnil. Povedal. „Tento dokument poskytuje prvý jasný experimentálny dôkaz obojstranného tandemového zariadenia. Kvantitatívna analýza výkonu uvádzaná výskumníkmi je veľmi dôležitá na vytvorenie stabilného vybavenia potrebného na vstup tejto technológie na masový trh.