Som vi alla vet är solenergi den främsta källan till ljusenergi. Kiselpaneler kan omvandla ljus till elektricitet, och traditionella tandemsolar litiumbatterier kan göra detta mer effektivt genom att absorbera ytterligare våglängder av ljus.

Inte nog med det, forskarna har insett att med en dubbelseriekonfiguration är det ett nytt system som använder ett traditionellt kiselbaserat och ett annat lager peroxid gjord av en “serie” kombination av nya system, som kan samla mer energi och fånga mycket bortkastat, reflekterat och spritt ljus från marken (kallat “albedo”) för att avsevärt öka strömmen i seriesolcellerna.

Den 11 januari 2021 publicerade International Cooperation Organization, inklusive forskare från King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) och UT School of Engineering) en artikel med titeln “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” i tidskriften Natural Energy. Peroxid/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Det här dokumentet beskriver teamets hela process för att designa peroxid-/kiselenheter för att överskrida de för närvarande accepterade prestandagränserna för seriekonfigurationer.

Teammedlemmar genomförde denna forskning tillsammans. Bland dem lade Dr Michele DeBastiani fram en forskningsidé och gjorde enheten tillsammans med alessandro j. Mirabelli.

University of Torontos elektronik- och datateknikpostdoktorer YiHou, Bin Chen och Anand S. Subbiah utvecklade peroxidbandsgapet, medan Erkan Aydin och Furkan H. Isikgor utvecklade tandemtopkontakten och layouten.

Slutsatsen av denna studie är att den dubbelsidiga monolitiska tandemsolcellen av peroxid/kisel utnyttjar det diffusa ljusalbedon i miljön, och prestandan är bättre än den för den enkelsidiga tandemsolcellen av peroxid/kisel. Forskargruppen rapporterade först resultaten av utomhustestet. Under ett enda AM 1.5 g solljus översteg den certifierade effektomvandlingseffektiviteten för dubbelsidiga serier 25 %, och kraftgenereringsdensiteten var så hög som 26 mwcm-2.

Samtidigt studerade forskarna det peroxidbandgap som krävs för optimal strömanpassning under olika verkliga belysnings- och albedoförhållanden, jämförde egenskaperna hos dessa dubbelsidiga pelare exponerade för olika albedo, och gav en jämförelse mellan de två beräkningsresultaten för energi produktion på en plats med olika miljöförhållanden.

Slutligen jämförde teamet utomhustestplatser med enkelsidiga och dubbelsidiga peroxidas/kiselsträngar för att visa mervärdet av tandemdualitet till platser med faktisk relevant albedo.

Huvuddelen av den nya tandemsolcellen består av ett kiselskikt och ett peroxidskikt. Samtidigt kombineras de med många andra föreningar. Professor Stefaan DeWolf sa. ”Den största utmaningen är tandemenhetens komplexitet. Det är 14 material inblandade, och varje material måste vara perfekt optimerat för att ta hänsyn till påverkan av albedo.”

sa Dr Michele DeBastiani, medförfattare till studien. “Genom att använda albedo kan vi nu generera mycket högre strömmar än traditionella bipolära membran utan någon ökning av tillverkningskostnaderna.” Författarna till studien inkluderar professor Ted Sargent och postdoktor YiHou vid institutionen för elektro- och datateknik vid University of Toronto.

har bedrivit forskning om potentialen för att fånga indirekt solljus tidigare, men har inte gjort experimentella tester. Förutom University of Engineering and Technology, samarbetade forskare vid King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) också med medarbetare från Karlsruhe Institute of Technology och University of Bologna för att lösa den vetenskap som behövs för att införliva indirekt solljus i energiutvinningskapaciteten av sina moduler Och tekniska utmaningar.

Sedan, under utomhusförhållanden, testade de dubbelsidiga tandemsolceller och uppnådde effektivitet som överträffade alla kommersiella kiselsolpaneler.

“Enstaka bifacial kiselsolceller ökar snabbt sin andel på FOTOVOLTISK-marknaden eftersom de kan ge en 20% relativ prestandaförbättring. Att använda denna metod i peroxid/silan kan vara effektivare än traditionella kiselsolceller. Och kan minska kostnaderna för råvaror.” Professor Stefan DeWolf avslutade. DeWolf och hans kollegor utvecklade denna teknik i samarbete med team i Kanada, Tyskland och Italien.

I slutsatsen av artikeln bevisade forskarna genom experiment hur man använder den dubbelsidiga funktionen för att förbättra prestandan för hela peroxid/kiselstrukturen. På grund av användningen av ett smalt peroxidbandgap, förlitar sig anordningsstrukturer med transparenta bakelektroder på albedo för att öka strömgenereringen av den nedre cellen och samtidigt öka strömgenereringen av den översta peroxidcellen.

Denna matchning uppnås för peroxider med ett bandgap på 1.59-1.62 eV. Jämfört med den enkelsidiga peroxid/kisel-serien är bromhalten den minsta, så stabiliteten relaterad till halogenid-segregering är kraftigt reducerad. problem. Teamet utvärderade prestandan för den dubbelsidiga tandemstrukturen i fälttester och förutspådde energiproduktionen från de dubbelsidiga och enkelsidiga tandemstrukturerna under olika klimatförhållanden.

I båda fallen är tandemet bättre än den enkelsidiga strukturen, vilket visar löftet med denna teknik. Detta arbete visar potentialen hos en ny klass av högeffektiva solceller som kan använda högpresterande men lågkostnadsteknologi för att överbrygga gapet med 30mwcm-2PGD-barriären.

Härifrån är ytterligare förbättring av utrustningens prestanda och expansion av teknologiska skala nästa logiska steg för att föra denna teknik närmare solcellsmarknaden.

Professor Christophe Ballif, chef för fotovoltaiska laboratoriet vid Federal Institute of Technology i Lausanne, Schweiz, deltog inte i denna forskning. Han sa. “Detta dokument ger det första tydliga experimentella beviset för en dubbelsidig tandemanordning. Den kvantitativa analysen av prestanda som rapporterats av forskarna är mycket viktig för att etablera den stabila utrustning som krävs för att denna teknik ska komma in på massmarknaden.”