Kama tunavyojua, nishati ya jua ndio chanzo kikuu cha nishati nyepesi. Paneli za silicon zinaweza kubadilisha mwanga kuwa umeme, na betri za jadi za sanjari za lithiamu za jua zinaweza kufanya hivi kwa ufanisi zaidi kwa kunyonya urefu wa mawimbi ya ziada ya mwanga.

Sio hivyo tu, watafiti wamegundua kuwa kwa kutumia usanidi wa safu-mbili, ni mfumo mpya unaotumia msingi wa silicon ya jadi na safu nyingine ya peroksidi iliyotengenezwa na mchanganyiko wa “mfululizo” wa mifumo mpya, ambayo inaweza kukusanya nishati zaidi na. kukamata Mwanga mwingi uliopotea, unaoakisiwa na kutawanyika kutoka ardhini (unaoitwa “albedo”) ili kuongeza kwa kiasi kikubwa mkondo wa mfululizo wa seli za jua.

Mnamo Januari 11, 2021, Shirika la Ushirikiano wa Kimataifa, ikiwa ni pamoja na watafiti kutoka Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha King Abdullah (KAUST) na Shule ya Uhandisi ya UT) walichapisha makala yenye kichwa “Ufanisi wa Juu Kulingana na Uhandisi wa Pengo la Bendi” katika jarida la Nishati Asilia. Makala ya Peroxide/Silicon Double Monocrystalline Monocrystalline” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

Karatasi hii inaangazia mchakato mzima wa timu wa kuunda vifaa vya peroksidi/silicon ili kuzidi viwango vya utendakazi vinavyokubalika sasa vya usanidi wa mfululizo.

Washiriki wa timu walikamilisha utafiti huu pamoja. Miongoni mwao, Dk. Michele DeBastiani alitoa wazo la utafiti na kutengeneza kifaa hicho pamoja na alessandro j. Mirabelli.

Wenzake wa baada ya udaktari wa uhandisi wa elektroniki na kompyuta wa Chuo Kikuu cha Toronto YiHou, Bin Chen na Anand S. Subbiah walitengeneza pengo la bendi ya peroksidi, huku Erkan Aydin na Furkan H. Isikgor walitengeneza mgusano wa juu wa sanjari na mpangilio.

Hitimisho la utafiti huu ni kwamba peroksidi/silicon sanjari ya seli ya jua yenye pande mbili hutumia mwangaza wa albedo katika mazingira, na utendakazi ni bora kuliko ule wa peroksidi/silicon sanjari ya seli ya jua ya upande mmoja. Timu ya utafiti iliripoti kwanza matokeo ya mtihani wa nje. Chini ya mwanga wa jua wa AM 1.5g, ufanisi ulioidhinishwa wa ubadilishaji wa nishati ya mfululizo wa pande mbili ulizidi 25%, na msongamano wa uzalishaji wa nishati ulikuwa wa juu hadi 26 mwcm-2.

Wakati huo huo, watafiti walisoma pengo la bendi ya peroksidi inayohitajika kwa ulinganishaji bora wa sasa chini ya mwangaza halisi na hali ya albedo, ikilinganishwa na sifa za nguzo hizi zenye pande mbili zilizowekwa wazi kwa albedo tofauti, na kutoa ulinganisho kati ya matokeo mawili ya Hesabu ya nishati. uzalishaji katika eneo lenye hali tofauti za mazingira.

Hatimaye, timu ililinganisha maeneo ya majaribio ya nje yenye mifuatano ya upande mmoja ya peroxidase/silicon ili kuonyesha thamani iliyoongezwa ya uwili wa sanjari kwa maeneo yenye albedo husika.

Sehemu kuu ya seli mpya ya tandem ya jua inaundwa na safu ya silicon na safu ya peroksidi. Wakati huo huo, wao ni pamoja na misombo mingine mingi. Profesa Stefano DeWolf alisema. “Changamoto kuu ni ugumu wa kifaa cha tandem. Kuna nyenzo 14 zinazohusika, na kila nyenzo lazima iboreshwe kikamilifu ili kuzingatia ushawishi wa albedo.

Alisema Dk. Michele DeBastiani, mwandishi mwenza wa utafiti huo. “Kwa kutumia albedo, sasa tunaweza kutoa mikondo ya juu zaidi kuliko utando wa jadi wa bipolar bila kuongezeka kwa gharama za utengenezaji.” Waandishi wa utafiti huo ni pamoja na Profesa Ted Sargent na mtafiti wa baada ya udaktari YiHou katika Idara ya Uhandisi wa Umeme na Kompyuta katika Chuo Kikuu cha Toronto.

imefanya utafiti juu ya uwezekano wa kunasa miale ya jua isiyo ya moja kwa moja hapo awali, lakini haijafanya majaribio ya majaribio. Mbali na Chuo Kikuu cha Uhandisi na Teknolojia, watafiti katika Chuo Kikuu cha Sayansi na Teknolojia cha King Abdullah (KAUST) pia walishirikiana na washirika kutoka Taasisi ya Teknolojia ya Karlsruhe na Chuo Kikuu cha Bologna kutatua sayansi inayohitajika kuingiza mwangaza wa jua katika uwezo wa kuvuna nishati. ya moduli zao Na changamoto za uhandisi.

Kisha, chini ya hali ya nje, walijaribu seli za jua zenye pande mbili za sanjari na wakapata ufanisi kupita paneli zozote za kibiashara za silicon.

“Seli moja za jua za silicon zenye sura mbili zinaongeza sehemu yao kwa haraka katika soko la PHOTOVOLTAIC kwa sababu zinaweza kutoa uboreshaji wa utendakazi wa 20%. Kutumia njia hii katika peroksidi/silane kunaweza kuwa na ufanisi zaidi kuliko seli za jua za silicon. Na inaweza kupunguza gharama ya malighafi.” Profesa Stefano DeWolf alihitimisha. DeWolf na wenzake walitengeneza teknolojia hii kwa ushirikiano na timu za Kanada, Ujerumani, na Italia.

Katika hitimisho la karatasi, watafiti walithibitisha kupitia majaribio jinsi ya kutumia kipengele cha pande mbili ili kuboresha utendaji wa muundo mzima wa peroxide / silicon. Kutokana na matumizi ya pengo nyembamba ya bendi ya peroxide, miundo ya kifaa yenye electrodes ya uwazi ya nyuma hutegemea albedo ili kuongeza kizazi cha sasa cha seli ya chini na wakati huo huo kuongeza kizazi cha sasa cha kiini cha juu cha peroxide.

Uwiano huu unapatikana kwa peroxides na pengo la bendi ya 1.59-1.62 eV. Ikilinganishwa na mfululizo wa peroksidi/silicon ya upande mmoja, maudhui ya bromini ni madogo zaidi, hivyo uthabiti unaohusiana na utengano wa halide umepunguzwa sana. tatizo. Timu ilitathmini utendakazi wa muundo wa sanjari wa pande mbili katika majaribio ya uga, na kutabiri matokeo ya nishati ya miundo ya sanjari ya pande mbili na ya upande mmoja chini ya hali tofauti za hali ya hewa.

Katika hali zote mbili, tandem ni bora zaidi kuliko muundo wa upande mmoja, ambao unaonyesha ahadi ya teknolojia hii. Kazi hii inaonyesha uwezo wa darasa jipya la seli za jua zenye ufanisi wa juu ambazo zinaweza kutumia utendakazi wa hali ya juu lakini teknolojia ya gharama ya chini ili kuziba pengo kwa kizuizi cha 30mwcm-2PGD.

Kuanzia hapa, uboreshaji zaidi wa utendaji wa vifaa na upanuzi wa kiwango cha teknolojia ni hatua zifuatazo za kimantiki za kuleta teknolojia hii karibu na soko la photovoltaic.

Profesa Christophe Ballif, mkurugenzi wa Maabara ya Photovoltaic ya Taasisi ya Shirikisho ya Teknolojia huko Lausanne, Uswisi, hakushiriki katika utafiti huu. Alisema. “Karatasi hii inatoa ushahidi wa kwanza wazi wa majaribio kwa kifaa chenye pande mbili za tandem. Mchanganuo wa upimaji wa utendaji ulioripotiwa na watafiti ni muhimu sana kwa kuanzisha vifaa thabiti vinavyohitajika kwa teknolojia hii kuingia kwenye soko kubwa.