眾所周知，太陽能是光能的主要來源。 矽面板可以將光轉化為電能，而傳統的串聯太陽能鋰電池可以通過吸收額外波長的光來更有效地做到這一點。

不僅如此，研究人員還意識到，採用雙串聯配置，它是一種新系統，它使用傳統的矽基和另一層過氧化物“串聯”組合而成的新系統，可以收集更多的能量和從地面捕獲大量浪費、反射和散射的光（稱為“反照率”），以顯著增加串聯太陽能電池的電流。

11 年 2021 月 XNUMX 日，由阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）和 UT 工程學院的研究人員組成的國際合作組織在《自然能源》雜誌上發表了題為“基於帶隙工程的高效率”的文章。 過氧化物/雙單晶矽太陽能電池”（EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering）文章。

本文概述了團隊設計過氧化物/矽器件的整個過程，以超越目前公認的串聯配置的性能限制。

團隊成員共同完成了這項研究。 其中，Michele DeBastiani 博士提出了一個研究構想，並與 alessandro j. 一起製作了該裝置。 米拉貝利。

多倫多大學電子與計算機工程博士後 YiHou、Bin Chen 和 Anand S. Subbiah 開發了過氧化物帶隙，而 Erkan Aydin 和 Furkan H. Isikgor 開發了串聯頂部接觸和佈局。

本研究的結論是，雙面單片過氧化物/矽串聯太陽能電池利用環境中的漫射光反照率，性能優於單面過氧化物/矽串聯太陽能電池。 研究小組首先報告了戶外測試的結果。 在單個AM 1.5g陽光下，雙面系列經認證的功率轉換效率超過25%，發電密度高達26 mwcm-2。

同時，研究人員研究了各種真實光照和反照率條件下實現最佳電流匹配所需的過氧化物帶隙，比較了這些雙面柱暴露在不同反照率下的特性，並提供了兩種能量計算結果的比較在不同環境條件下生產。

最後，該團隊將室外測試位置與單面和雙面過氧化物酶/矽串進行了比較，以證明串聯二元性對具有實際相關反照率的位置的附加價值。

新型串聯太陽能電池的主體由矽層和過氧化物層組成。 同時，它們與許多其他化合物結合。 Stefaan DeWolf 教授說。 “主要挑戰是串聯設備的複雜性。 涉及到 14 種材質，每種材質都必須完美優化，以考慮反照率的影響。”

該研究的共同主要作者 Michele DeBastiani 博士說。 “通過使用反照率，我們現在可以產生比傳統雙極膜高得多的電流，而不會增加任何製造成本。” 該研究的作者包括多倫多大學電氣與計算機工程系的 Ted Sargent 教授和博士後研究員 YiHou。

過去曾對捕捉間接陽光的潛力進行過研究，但尚未進行實驗測試。 除了工程技術大學，阿卜杜拉國王科技大學 (KAUST) 的研究人員還與卡爾斯魯厄理工學院和博洛尼亞大學的合作者合作，解決將間接陽光納入能量收集能力所需的科學問題他們的模塊和工程挑戰。

然後，在室外條件下，他們測試了雙面串聯太陽能電池，並取得了超越任何商用矽太陽能電池板的效率。

“單面雙面矽太陽能電池正在迅速增加其在光伏市場的份額，因為它們可以提供 20% 的相對性能改進。 在過氧化物/矽烷中使用這種方法比傳統的矽太陽能電池更有效。 並且可以降低原材料成本。” Stefaan DeWolf 教授總結道。 DeWolf 和他的同事與加拿大、德國和意大利的團隊合作開發了這項技術。

在論文的結論中，研究人員通過實驗證明瞭如何利用雙面特徵來提高整個過氧化物/矽結構的性能。 由於使用窄過氧化物帶隙，具有透明背電極的器件結構依靠反照率來增加底部電池的電流產生，同時增加頂部過氧化物電池的電流產生。

這種匹配是針對帶隙為 1.59-1.62 eV 的過氧化物實現的。 與單面過氧化物/矽系列相比，溴含量最小，因此與鹵化物偏析相關的穩定性大大降低。 問題。 該團隊在現場測試中評估了雙面串聯結構的性能，並預測了雙面和單面串聯結構在不同氣候條件下的能量輸出。

在這兩種情況下，串聯都優於單面結構，這顯示了該技術的前景。 這項工作展示了一類新型高效太陽能電池的潛力，該電池可以使用高性能但低成本的技術來縮小與 30mwcm-2PGD 勢壘的差距。

從這裡開始，進一步提高設備性能和擴大技術規模是使這項技術更接近光伏市場的下一個合乎邏輯的步驟。

瑞士洛桑聯邦理工學院光伏實驗室主任 Christophe Ballif 教授沒有參與這項研究。 他說。 “這篇論文為雙面串聯裝置提供了第一個明確的實驗證據。 研究人員報告的性能定量分析對於建立該技術進入大眾市場所需的穩定設備非常重要。”