A napenergia hamarosan 2-az-1-re lendületet kaphat a tandem cellákkal

Tandem cella

Míg Európa elfogadta a napenergia technológiáját addig a pontig a napfogyatkozás enyhe pánikot okozhat, a legjobb napelemek hatékonysága továbbra is csupán 25% körül mozog. Ez sok szabad energia, amelyet nem gyűjtenek be. Korábbi kutatások rámutattak arra, hogy a perovszkit néven ismert rengeteg ásványi anyag a napelemek gyenge teljesítményének egyik lehetséges megoldása, és a Massachusettsi Műszaki Intézet (MIT) és a Stanford Egyetem tudósainak egy csoportja az elméletet a szilárd tandem megépítésével valósította meg. -perovskite napelemek.

A tandem napelemek (néha multijunction cellákként is ismertek) egynél több félvezető anyagból állnak. Lehetséges, hogy jelentősen növelik a hatékonyságot, de használatuk a gyártási bonyodalmaknak és a magas költségeknek köszönhetően nagyon korlátozott volt. A Stanford / MIT csapata ezekre a tervekre összpontosított, mert úgy vélték, hogy sok tere van a fejlesztésre.

A perovszkit egy kristályos fémorganikus ásvány, amely a laboratóriumban olcsón előállítható, és a világ minden táján található geológiai lerakódásokban. A tudósok tudták, hogy a perovszkitfényelnyelő és félvezető tulajdonságok évtizedekig, de csak 2009-ben használták először a napelemekben. A perovszkit napelemben való alkalmazásának legfőbb előnye, hogy egy mikrométeres vékony rétegekbe integrálható.



Az ebben a kísérletben létrehozott tandem cellák a gyártási technológiában elért eredményeket is beépítették a szilícium és a perovszkit rétegek közötti kapcsolat javítása érdekében. Ez az összekötő réteg vagy „alagút-elágazás” erősen adalékolt p- és n-típusú szilíciumból áll, amely szinte nullává teszi a két réteg közötti energiagátat. Egy további titán-dioxid réteg lehetővé teszi, hogy a perovszkit napelem elektronjai szabadon áramolhassanak a szilícium-alagút csomópontjába, ahol rekombinálódnak a szilícium panel elektronjaival.

Perovskite

Miért érdemes tehát két különféle napelem technológiát ötvözni? A szilíciumon és perovszkiton alapuló tandem napelem a napenergia nagyobb szegmensét képes felvenni. Az ilyen tandem napelemek minimalizálják a termizálás néven ismert jelenséget. Ez történik egy napelemben, amikor a fotonok energiája hő formájában szabadul fel, amíg el nem éri az elnyelő anyag sávját. A szilícium kiválóan képes elnyelni a fotonokat a napenergia spektrumának teteje felé (nagy sávszélesség), míg a perovszkit ügyesen rögzíti a fotonokat az alsó infravörös szegmensből (alsó sávhézag). Ezek a speciális elnyelő rétegek hatékonyabban képesek a nap fényét villamos energiává alakítani, mint egyetlen elnyelő.

Ami a megfigyelt hatékonyságot illeti, ebben a kísérletben a sejtek az előre jelzett tartomány tetején végeztek. Az egyes alkalmazott szilícium- és perovszkit-minták nem voltak a legfejlettebbek, de a hatékonyság növekedése ígéretesnek bizonyul. Egy 12,7 százalékos hatékonyságú perovszkit napelemet egymásra helyeztek egy középkategóriás szilíciumelem tetején, mindössze 11,4 százalékos hatékonysággal. A tandem sejt elérte a 17 százalékot, ami 50% -os növekedést jelent. A kutatók úgy vélik, hogy a perovszkit réteg finomítása és fejlettebb szilícium napelemek használata még jobb nyereséget eredményezhet az úton.

Copyright © Minden Jog Fenntartva | 2007es.com