Tandem silikon-perovskite güneş pilleri ucuza güneş enerjisi sağlayabilir

Anonim

Tandem silikon-perovskite güneş pilleri ucuza güneş enerjisi sağlayabilir

çevre

Dario Borghino

27 Mart 2015

2 fotoğraf

Yeni bir tandem silisyum-perovskite monolitik güneş pili, maliyetleri yüksek tutarken yüksek performans elde edebilir (Foto: MIT)

Silikon güneş pillerini ucuz ve verimli perovskite bazlı muadilleriyle birleştirerek, Stanford ve MIT'deki araştırmacılar, % 35'e varan verimliliklere ulaşabilecek yeni bir "tandem hücre" türü yaratıyorlar.

Şimdiye kadar keşfedilen tüm güneş pili teknolojilerinden, perovskite kesinlikle pastayı en hızlı büyüyen ve gelecek için en umut verici olanlardan biri olarak kabul ediyor. Sadece birkaç yıl içinde, perovskit tabanlı hücreler düşük tek haneli sayılarda verimlilikten yüzde 20'ye kadar çıktı. Daha geleneksel silikon bazlı tek-birleşim hücreleri hala verimlilik cephesinde öncülük etmektedir, ancak çıktısı teorik maksimum değere yaklaştıkça bir taramayı yavaşlatmıştır.

Öte yandan, perovskite hücrelerin geliştiği hızlı ilerleme, ucuz üretim maliyetleri ve hatta pencerelere ve çatılara bile püskürtülebilmeleri gerçeğiyle, onları çok ilginç bir öneri haline getirmektedir.

Araştırmacılar Tonio Buonassisi, Jonathan Mailoa ve ekibi, silikon ve perovskit hücrelerin, mevcut teknolojiden daha ucuz ve daha verimli olduğunu kanıtlayabilecek tek bir "tandem hücresi" haline getirmenin bir yolunu bulmuşlar. Yeni cihaz, iki hücrenin basitçe birbirinin üzerine yığıldığı ve işlev görmesi ve işletilmesi zorlaştıran ayrı kontrol devrelerine ihtiyaç duyduğu bilim adamlarının önceki çalışmalarını geliştiriyor.

Yeni cihazlarında, yarı saydam perovskite yapılan üst alt hücre, yakın-UV spektrumundaki yüksek enerjili fotonları emer. Burada elektriğe dönüşmeyen fotonlar, bir silisyum "tünel bağlantısı " aracılığıyla hücrenin tabanına doğru ve kalan ışığın bir kısmını emen alt silikon hücresine doğru ilerler (çoğunlukla düşük enerji, kızılötesi fotonlar).

Yeni hücre, yüzde 13.7'lik bir güç dönüşüm verimliliğine ulaştı. Bu, standart bir perovskite veya silikon hücresine kıyasla zayıftır, fakat çoğunlukla, hiçbir alt hücrenin performans için optimize edilmemesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. Ayrıca, bu tasarımda üretilen akım miktarı, en az verimli tabakanın kapasitesi ile sınırlıdır. Bunun etkileri, iki alt hücrenin çıkışlarının mümkün olduğunca yakından eşleştirilmesiyle azaltılabilir. Bunu yaparak, araştırmacılar hücrenin yüzde 30 veya hatta yüzde 35'lik bir verimlilik sağlayabileceğine inanıyor.

Spektrumun farklı kısımlarını absorbe etmek için ayrı katmanları kullanma fikri yeni değil, çok-bileşenli güneş pillerinin temel aldığı ilke, ama bu yeni tasarımın önemli bir avantajı maliyet olacaktır. Çoklu-kavşak güneş pilleri yüzde 40'ın üzerinde verime ulaşabilirken, çoğu zaman ölçeklenemeyen nadir, pahalı malzemeler kullanırlar. Bununla birlikte, bir tandem silikon-perovskit hücresi üretmek, nispeten basit olmalıdır çünkü materyaller kaynak açısından ucuzdur ve işlem, standart silikon hücrelerin oluşturulmasına benzer olacaktır.

Araştırmacılar şimdi perovskit alt-hücresinin kalitesini geliştirerek (şu anda ana darboğaz) hücrenin güç çıkışını optimize etmeye çalışıyor ve perovskite kompozitin, su ile inorganik bir malzemenin birleşiminin nasıl yapılacağına dair deneyler yapıyorlar. çözünür organik madde, performanstan ödün vermeden açık havada daha dayanıklıdır.

Avans, Applied Physics Letters dergisinde açıklanmaktadır.

Kaynak: MIT

Yeni bir tandem silisyum-perovskite monolitik güneş pili, maliyetleri yüksek tutarken yüksek performans elde edebilir (Foto: MIT)

İki alt hücre spektrumun farklı kısımlarındaki ışığı emer (Resim: MIT)

Daha temiz, daha hızlı yükleme ve reklamsız okuma deneyimi ister misiniz?
Yeni Atlas Plus'ı dene. Yılda sadece 19 ABD doları için abone olun.