Як ми всі знаємо, сонячна енергія є основним джерелом світлової енергії. Силіконові панелі можуть перетворювати світло в електрику, а традиційні тандемні сонячні літієві батареї можуть робити це більш ефективно, поглинаючи додаткові довжини хвилі світла.

Мало того, дослідники зрозуміли, що, використовуючи конфігурацію подвійної серії, це нова система, яка використовує традиційну кремнію та інший шар пероксиду, виготовлений із «серійної» комбінації нових систем, які можуть збирати більше енергії та вловлювати велику кількість втраченого, відбитого та розсіяного світла від землі (званого «альбедо»), щоб значно збільшити струм серійних сонячних елементів.

11 січня 2021 року Організація міжнародного співробітництва, включаючи дослідників з Університету науки і техніки короля Абдалли (KAUST) та інженерної школи UT), опублікувала статтю під назвою «Висока ефективність на основі інженерії смугового проміжку» в журналі Natural Energy. Стаття Peroxide/Double Monocrystalline Silicon Solar Cell» (EfficientbifacialmonolithicperovskitePaper/Silicontandemsolarcellsviabandgapineering).

У цій статті описується весь процес команди з розробки пероксидних/кремнієвих пристроїв, щоб перевищити прийняті на даний момент межі продуктивності серійних конфігурацій.

Члени команди завершили це дослідження разом. Серед них доктор Мікеле ДеБастіані висунув ідею дослідження та виготовив пристрій разом з Алессандро Дж. Мірабеллі.

Постдокторанти з Університету Торонто з електронної та комп’ютерної інженерії ЙіХоу, Бін Чен та Ананд С. Суббія розробили перекисну заборонену зону, а Еркан Айдін та Фуркан Х. Ісікгор розробили тандемний верхній контакт і компоновку.

Висновок цього дослідження полягає в тому, що двосторонній монолітний пероксид/кремнієвий тандемний сонячний елемент використовує альбедо розсіяного світла в навколишньому середовищі, і продуктивність є кращою, ніж у тандемної сонячної батареї одностороннього перекису/кремнію. Дослідницька група вперше повідомила про результати тесту на вулиці. Під одним сонячним світлом AM 1.5 г сертифікована ефективність перетворення електроенергії двосторонньої серії перевищила 25%, а щільність вироблення електроенергії досягла 26 мВт/см-2.

У той же час дослідники вивчили перекисну заборонену зону, необхідну для оптимального узгодження струму за різних умов реального освітлення та альбедо, порівняли характеристики цих двосторонніх стовпів, підданих різному альбедо, та надали порівняння між двома результатами розрахунку енергії. виробництво в місці з різними екологічними умовами.

Нарешті, команда порівняла місця проведення тестів на відкритому повітрі з односторонніми та двосторонніми струнами пероксидази/кремнію, щоб продемонструвати додаткову цінність тандемної подвійності до місць із фактичним відповідним альбедо.

Основна частина нової тандемної сонячної батареї складається з шару кремнію та шару перекису. У той же час вони поєднуються з багатьма іншими сполуками. Про це сказав професор Стефан ДеВольф. «Головний виклик – це складність тандемного пристрою. Задіяно 14 матеріалів, і кожен матеріал має бути ідеально оптимізований, щоб врахувати вплив альбедо».

сказав доктор Мікеле ДеБастіані, співведучий автор дослідження. «Використовуючи альбедо, ми тепер можемо генерувати набагато вищі струми, ніж традиційні біполярні мембрани, без будь-якого збільшення витрат на виробництво». Серед авторів дослідження – професор Тед Сарджент і докторант ЇХоу з кафедри електротехніки та комп’ютерної інженерії Університету Торонто.

в минулому проводив дослідження щодо потенціалу захоплення непрямого сонячного світла, але не проводив експериментальних випробувань. На додаток до Університету інженерії та технологій, дослідники з Університету науки і техніки короля Абдули (KAUST) також співпрацювали з співробітниками з Технологічного інституту Карлсруе та Університету Болоньї, щоб вирішити науку, необхідну для включення непрямого сонячного світла в можливості збирання енергії. їх модулів І інженерні проблеми.

Потім, у зовнішніх умовах, вони випробували двосторонні тандемні сонячні батареї і досягли ефективності, що перевершує будь-які комерційні кремнієві сонячні панелі.

«Одні двосторонні кремнієві сонячні батареї швидко збільшують свою частку на ринку фотоелектричних електричних систем, оскільки вони можуть забезпечити відносне підвищення продуктивності на 20%. Використання цього методу в перекисі/силані може бути більш ефективним, ніж традиційні кремнієві сонячні батареї. І може знизити вартість сировини». Професор Стефан ДеВольф підсумував. ДеВольф і його колеги розробили цю технологію у співпраці з командами з Канади, Німеччини та Італії.

У висновку статті дослідники довели шляхом експериментів, як використовувати двосторонню функцію для покращення продуктивності всієї структури пероксид/кремній. Завдяки використанню вузької перекисної забороненої зони, конструкції пристроїв з прозорими задніми електродами покладаються на альбедо, щоб збільшити генерацію струму нижньої комірки і в той же час збільшити генерацію струму у верхній пероксидній комірці.

Таке узгодження досягається для пероксидів із шириною забороненої зони 1.59-1.62 еВ. У порівнянні з односторонньою серією пероксид/кремній вміст брому є найменшим, тому стабільність, пов’язана з сегрегацією галогенідів, значно знижується. проблема. Команда оцінила продуктивність двосторонньої тандемної конструкції в польових випробуваннях і спрогнозувала вихід енергії двосторонньої та односторонньої тандемної конструкції в різних кліматичних умовах.

В обох випадках тандем краще, ніж одностороння конструкція, що свідчить про перспективність цієї технології. Ця робота показує потенціал нового класу високоефективних сонячних батарей, які можуть використовувати високопродуктивну, але недорогу технологію, щоб закрити розрив із бар’єром 30 мВт см-2PGD.

З цього моменту подальше покращення продуктивності обладнання та розширення масштабів технологій є наступними логічними кроками для наближення цієї технології до ринку фотоелектричних.

Професор Крістоф Балліф, директор фотоелектричної лабораторії Федерального технологічного інституту в Лозанні, Швейцарія, не брав участі в цьому дослідженні. Він сказав. «Ця стаття надає перші чіткі експериментальні докази двостороннього тандемного пристрою. Кількісний аналіз продуктивності, про який повідомляють дослідники, дуже важливий для встановлення стабільного обладнання, необхідного для виходу цієї технології на масовий ринок».