Teoreetiline efektiivsus 63,2 protsenti, läbimurre kolmanda põlvkonna fotogalvaaniliste elementide jaoks!

Šokeeriv! Uued keskmise sagedusala päikesepatareid (IBSC) võivad saavutada teoreetilise efektiivsuse 63,2 protsenti, mis on kolm korda kõrgem kui tavalistel päikesepatareidel (kasutegur on umbes 20 protsenti)! Rahvusvahelise uurimisrühma läbimurdeline avastus, mis võib päikesetööstuses revolutsiooni teha! Netizensid hüüavad: kas IBSC-de kontseptsiooniaktsia on buumil käimas?

Kolmanda põlvkonna päikesetehnoloogia uus kallis

Kristallilised ränist päikesepatareid esindavad päikesepatareide esimest põlvkonda, sealhulgas monokristallilised, polükristallilised ja amorfsed räni päikesepatareid. Neid elemente kasutatakse juba laialdaselt kommerts- ja eluruumides ning need moodustavad 90 protsenti ülemaailmsest fotogalvaanilise energia turust. Nende energia muundamise efektiivsus on aga vaid 15-25 protsenti ja tootmiskulud kõrged.

Teise põlvkonna õhukese kilega päikesepatareid valmistatakse klaasalustel ning kuigi materjalid ja tootmiskulud on madalamad, on nende energia muundamise efektiivsus vaid 6-10 protsenti .

Kolmanda põlvkonna päikesepatareide eesmärk on suurendada energia muundamise efektiivsust, vähendada kulusid ja hõlbustada rakendusi. Neid tuntakse uute päikesepatareidena ja nende hulka kuuluvad anorgaanilised ja orgaanilised õhukese kilega päikesepatareid, värvainete ja kvantpunktide suhtes sensibiliseeritud päikesepatareid ning kalkogeniidist päikesepatareid. Vaatamata nende elementide suhteliselt lühikesele arendusajale on neil suur arenduspotentsiaal nende kõrge teoreetilise energia muundamise efektiivsuse ja suhteliselt madalate tootmiskulude tõttu.

Nende hulgas on vaheriba päikesepatarei (IBSC) silmatorkav uus kontseptsioon päikesepatareide ülemaailmse tõhususe parandamiseks. Teoreetilise energia muundamise efektiivsusega kuni 63,2 protsenti on see kolmanda põlvkonna päikesetehnoloogia uus lemmik ja tööstus eelistab seda üha enam.

See raku energia muundamise efektiivsuse kasv saavutatakse väikese energiaolekute tihedusega kitsa energiariba sisseviimisega pooljuhi keelatud ribasse. Selle kitsa energiariba kasutuselevõtt võimaldab suurendada alamriba vahe neeldumist, hoides avatud ahela pinge konstantsena. Selle täiustusega neelab päikesepatarei lisaks osale infrapunavalgusele ka suurema osa nähtavast valgusest, suurendades nii elemendi vooluvõimsust ja energia muundamise efektiivsust.

Joonis 1 Elementide energiariba diagramm: tavalistel päikesepatareidel on ainult juhtivusriba CB ja valentsriba VB, kuid vahepealse ribaga päikesepatareidel on päikesevalguse neeldumise suurendamiseks ka vaheriba (IB).

Vaatamata vaheriba päikesepatarei (IBSC) kõrgele teoreetilisele energia muundamise efektiivsusele ei ole selle jõudlus ootuspäraselt kõrge, kuna sellel on omane kõrge segunemisvõime (elektronide ja aukude ühendamine vaheribas) ja pooljuhtvõre hävimine. , kusjuures energia muundamise efektiivsus on madalam kui teoreetiline väärtus või isegi madalam kui tüüpilise elemendi efektiivsus. Samal ajal on raku tootmine väga kallis. Lisaks on IBSC-del lühike eluiga ja neid saab kasutada ainult madalatel temperatuuridel, mis piirab oluliselt nende masstootmist ja kasutamist.

Ühendkuningriigi Imperial College'i ja Austraalia Uus-Lõuna-Walesi ülikooli (UNSW) teadlased teatasid hiljuti uue vaheriba päikesepatarei (IBSC) väljatöötamisest ja avaldasid oma uusimad uuringud ajakirjas RRL Solar. Uus disain kujutab endast suurt edasiminekut interstitsiaalse ribaga päikesepatareide valdkonnas. Aruande kohaselt kasutab uus IBSC uudset päikesepatarei arhitektuuri ja tutvustab ainulaadset optilist struktuuri, mis kasutab päikesespektris tõhusalt rohkem footoneid, et suurendada elemendi fotogalvaanilist efektiivsust. Selle uurimistöö avaldamine tähistab ka olulist sammu edasi vaheriba päikesepatareide valdkonnas, mis eeldatavasti soodustab vaheriba päikesepatareide kaubanduslikku kasutamist.

Teadlaste sõnul tutvustab äsja disainitud vaheriba päikeseelement (IBSC) uut päikesepatarei arhitektuuri, mis sisaldab põrkriba (RB), mille energiariba on näha joonisel 1. Toatemperatuuril töötamine on võimalik. See läbimurre loob olulise aluse IBSC-elementide edasisele arengule ja on oluline verstapost vahepealsete sagedusribade päikesepatareide valdkonnas.

Kaks Hispaania teadlast teatasid veel 2020. aastal: "Usume, et kui tõhusad IBSC-d on välja töötatud, investeerib teadusringkond rohkem jõupingutusi nende seadmete jõudluse optimeerimisse. Usume, et kui IBSC-d osutuvad väga tõhusaks ja potentsiaalselt kulukaks tõhus, olenevalt turusegmendist näitab see tööstus suurt huvi." Nüüd, kui töötatakse välja suure tõhususega IBSC-sid, võib see PV-tööstuse jaoks olla suur ümberkorraldus, kui arendusse ja masstootmisse on kaasatud rohkem ettevõtteid.