Tulad ng alam nating lahat, ang solar energy ang pangunahing pinagmumulan ng liwanag na enerhiya. Maaaring i-convert ng mga silikon na panel ang liwanag sa kuryente, at ang mga tradisyonal na tandem solar lithium na baterya ay maaaring gawin ito nang mas epektibo sa pamamagitan ng pagsipsip ng mga karagdagang wavelength ng liwanag.

Hindi lamang iyon, napagtanto ng mga mananaliksik na gamit ang isang dual-series configuration, ito ay isang bagong sistema na gumagamit ng tradisyonal na silicon-based at isa pang layer ng peroxide na gawa sa isang “serye” na kumbinasyon ng mga bagong system, na maaaring makakolekta ng mas maraming enerhiya at makunan Maraming nasayang, sinasalamin at nakakalat na liwanag mula sa lupa (tinatawag na “albedo”) upang makabuluhang taasan ang kasalukuyang ng mga seryeng solar cell.

Noong Enero 11, 2021, ang International Cooperation Organization, kabilang ang mga mananaliksik mula sa King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) at UT School of Engineering) ay nag-publish ng isang artikulo na pinamagatang “High Efficiency Based on Band Gap Engineering” sa journal na Natural Energy. Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell” (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering) artikulo.

Binabalangkas ng papel na ito ang buong proseso ng team sa pagdidisenyo ng mga peroxide/silicon device na lumampas sa kasalukuyang tinatanggap na mga limitasyon sa pagganap ng mga configuration ng serye.

Nakumpleto ng mga miyembro ng pangkat ang pananaliksik na ito nang magkasama. Kabilang sa mga ito, naglagay si Dr. Michele DeBastiani ng ideya sa pagsasaliksik at ginawa ang device kasama si alessandro j. Mirabelli.

Ang mga postdoctoral fellows ng University of Toronto na electronic at computer engineering na sina YiHou, Bin Chen at Anand S. Subbiah ay bumuo ng peroxide band gap, habang sina Erkan Aydin at Furkan H. Isikgor ay bumuo ng tandem top contact at layout.

Ang konklusyon ng pag-aaral na ito ay ang double-sided monolithic peroxide/silicon tandem solar cell ay gumagamit ng diffuse light albedo sa kapaligiran, at ang performance ay mas mahusay kaysa sa single-sided peroxide/silicon tandem solar cell. Unang iniulat ng pangkat ng pananaliksik ang mga resulta ng panlabas na pagsubok. Sa ilalim ng isang AM 1.5g na sikat ng araw, ang certified power conversion efficiency ng double-sided series ay lumampas sa 25%, at ang power generation density ay kasing taas ng 26 mwcm-2.

Kasabay nito, pinag-aralan ng mga mananaliksik ang peroxide band gap na kinakailangan para sa pinakamainam na pagtutugma ng kasalukuyang sa ilalim ng iba’t ibang tunay na pag-iilaw at mga kondisyon ng albedo, inihambing ang mga katangian ng mga double-sided na haligi na nakalantad sa iba’t ibang albedo, at nagbigay ng paghahambing sa pagitan ng dalawang resulta ng Pagkalkula ng enerhiya produksyon sa isang lokasyon na may iba’t ibang kondisyon sa kapaligiran.

Sa wakas, ikinumpara ng team ang mga panlabas na lokasyon ng pagsubok na may single-sided at double-sided na peroxidase/silicon string para ipakita ang karagdagang halaga ng tandem duality sa mga lokasyong may aktwal na nauugnay na albedo.

Ang pangunahing katawan ng bagong tandem solar cell ay binubuo ng isang silicon layer at isang peroxide layer. Kasabay nito, pinagsama sila sa maraming iba pang mga compound. Sinabi ni Propesor Stefan DeWolf. “Ang pangunahing hamon ay ang pagiging kumplikado ng tandem device. Mayroong 14 na materyal na kasangkot, at ang bawat materyal ay dapat na ganap na na-optimize upang isaalang-alang ang impluwensya ng albedo.

sabi ni Dr. Michele DeBastiani, ang co-lead author ng pag-aaral. “Sa paggamit ng albedo, maaari na tayong makabuo ng mas mataas na alon kaysa sa tradisyonal na bipolar membranes nang walang anumang pagtaas sa mga gastos sa pagmamanupaktura.” Kasama sa mga may-akda ng pag-aaral si Propesor Ted Sargent at postdoctoral researcher na si YiHou sa Department of Electrical and Computer Engineering sa University of Toronto.

ay nagsagawa ng pananaliksik sa potensyal ng pagkuha ng hindi direktang sikat ng araw sa nakaraan, ngunit hindi nagsagawa ng mga eksperimentong pagsubok. Bilang karagdagan sa University of Engineering and Technology, ang mga mananaliksik sa King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) ay nakipagtulungan din sa mga collaborator mula sa Karlsruhe Institute of Technology at sa Unibersidad ng Bologna upang malutas ang agham na kailangan upang maisama ang hindi direktang sikat ng araw sa mga kakayahan sa pag-aani ng enerhiya ng kanilang mga module At mga hamon sa engineering.

Pagkatapos, sa ilalim ng mga panlabas na kondisyon, sinubukan nila ang dalawang panig na tandem solar cells at nakamit ang kahusayan na higit sa anumang komersyal na silicon solar panel.

“Ang solong bifacial silicon solar cell ay mabilis na tumataas ang kanilang bahagi sa merkado ng PHOTOVOLTAIC dahil maaari silang magbigay ng 20% ​​na relatibong pagpapabuti ng pagganap. Ang paggamit ng paraang ito sa peroxide/silane ay maaaring maging mas epektibo kaysa sa tradisyonal na silicon solar cells. At maaaring mabawasan ang halaga ng mga hilaw na materyales.” Nagtapos si Propesor Stefan DeWolf. Binuo ni DeWolf at ng kanyang mga kasamahan ang teknolohiyang ito sa pakikipagtulungan sa mga koponan sa Canada, Germany, at Italy.

Sa pagtatapos ng papel, pinatunayan ng mga mananaliksik sa pamamagitan ng mga eksperimento kung paano gamitin ang double-sided na tampok upang mapabuti ang pagganap ng buong istraktura ng peroxide/silicon. Dahil sa paggamit ng isang makitid na peroxide band gap, ang mga istruktura ng device na may mga transparent na electrodes sa likod ay umaasa sa albedo upang pataasin ang kasalukuyang henerasyon ng ilalim na cell at kasabay nito ay pataasin ang kasalukuyang henerasyon ng nangungunang peroxide cell.

Nakamit ang pagtutugmang ito para sa mga peroxide na may band gap na 1.59-1.62 eV. Kung ikukumpara sa single-sided peroxide/silicon series, ang nilalaman ng bromine ay ang pinakamaliit, kaya ang katatagan na nauugnay sa halide segregation ay lubhang nabawasan. problema. Sinuri ng team ang performance ng double-sided tandem structure sa field tests, at hinulaan ang energy output ng double-sided at single-sided tandem structures sa ilalim ng iba’t ibang klimatikong kondisyon.

Sa parehong mga kaso, ang tandem ay mas mahusay kaysa sa single-sided na istraktura, na nagpapakita ng pangako ng teknolohiyang ito. Ipinapakita ng gawaing ito ang potensyal ng isang bagong klase ng mga high-efficiency solar cell na maaaring gumamit ng high-performance ngunit murang teknolohiya upang isara ang puwang sa 30mwcm-2PGD barrier.

Mula dito, ang karagdagang pagpapabuti ng pagganap ng kagamitan at pagpapalawak ng sukat ng teknolohiya ay ang mga susunod na lohikal na hakbang upang mailapit ang teknolohiyang ito sa merkado ng photovoltaic.

Si Propesor Christophe Ballif, direktor ng Photovoltaic Laboratory ng Federal Institute of Technology sa Lausanne, Switzerland, ay hindi lumahok sa pananaliksik na ito. Sinabi niya. “Ang papel na ito ay nagbibigay ng unang malinaw na eksperimentong ebidensya para sa isang double-sided na tandem device. Ang quantitative analysis ng performance na iniulat ng mga mananaliksik ay napakahalaga para sa pagtatatag ng matatag na kagamitan na kinakailangan para sa teknolohiyang ito upang makapasok sa mass market.”