Теоретичний ККД 63,2 відсотка, прорив для фотоелементів третього покоління!

Шокуюче! Нові проміжнодіапазонні сонячні батареї (IBSC) можуть досягти теоретичної ефективності 63,2 відсотка, що втричі перевищує звичайні сонячні батареї (з ефективністю в районі 20 відсотків)! Проривне відкриття міжнародної дослідницької групи, яке може революціонізувати сонячну промисловість! Користувачі мережі вигукують: чи скоро концептуальні акції IBSC викликають бум?

Новий улюбленець сонячних технологій третього покоління

Кристалічні кремнієві сонячні елементи являють собою перше покоління сонячних елементів, включаючи монокристалічні, полікристалічні та аморфні кремнієві сонячні елементи. Ці елементи вже широко використовуються в комерційних і житлових приміщеннях і становлять 90 відсотків світового фотоелектричного ринку. Однак їх ефективність перетворення енергії становить лише 15-25 відсотків, а витрати на виробництво високі.

Тонкоплівкові сонячні батареї другого покоління виготовляються на скляних підкладках, і хоча матеріали та витрати на виробництво нижчі, ефективність їх перетворення енергії становить лише 6-10 відсотків.

Третє покоління сонячних елементів спрямоване на підвищення ефективності перетворення енергії, зниження витрат і полегшення застосування. Вони відомі як нові сонячні батареї та включають неорганічні та органічні тонкоплівкові сонячні батареї, сонячні батареї, чутливі до барвників і квантових точок, а також халькогенідні сонячні батареї. Незважаючи на відносно короткий час розробки цих елементів, вони мають великий потенціал для розвитку через високу теоретичну ефективність перетворення енергії та відносно низькі витрати на виробництво.

Серед них проміжна смуга сонячних батарей (IBSC) є вражаючою новою концепцією для підвищення загальної ефективності сонячних батарей. Завдяки теоретичній ефективності перетворення енергії до 63,2 відсотка, це новий фаворит сонячної технології третього покоління, і промисловість користується все більшою перевагою.

Це підвищення ефективності перетворення енергії комірки досягається шляхом введення в заборонену зону напівпровідника вузької енергетичної зони з малою щільністю енергетичних станів. Введення цієї вузької енергетичної смуги дозволяє збільшити поглинання забороненої зони підзони, зберігаючи напругу холостого ходу постійною. Завдяки цьому вдосконаленню сонячна батарея поглинає більшу частину видимого світла на додаток до деякої частини інфрачервоного світла, таким чином збільшуючи потужність струму та ефективність перетворення енергії батареї.

Малюнок 1 Діаграма енергетичних зон елемента: звичайні сонячні батареї мають лише зону провідності CB і валентну зону VB, але сонячні елементи з проміжною смугою також містять проміжну зону (IB) для збільшення поглинання сонячного світла

Незважаючи на високу теоретичну ефективність перетворення енергії проміжної смуги сонячної батареї (IBSC), її продуктивність не така висока, як очікувалося, через притаманну їй високу природу компаундування (з’єднання електронів і дірок у проміжній смузі) і руйнування решітки напівпровідника. , при цьому ефективність перетворення енергії нижча за теоретичне значення або навіть нижча за ефективність типової клітини. При цьому клітина дуже дорога у виготовленні. Крім того, IBSC мають короткий термін служби і можуть використовуватися лише при низьких температурах, що значно обмежує їх масове виробництво та застосування.

Вчені з Імперського коледжу Великобританії та Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії нещодавно оголосили про розробку нової проміжної смуги сонячної батареї (IBSC) і опублікували своє останнє дослідження в журналі RRL Solar. Нова конструкція являє собою значний прогрес у галузі сонячних елементів із інтерстиціальною смугою. Згідно зі звітом, новий IBSC використовує нову архітектуру сонячних батарей і представляє унікальну оптичну структуру, яка ефективно використовує більше фотонів у сонячному спектрі для підвищення фотоелектричної ефективності клітини. Публікація цього дослідження також знаменує собою важливий крок вперед у галузі проміжних сонячних елементів, який, як очікується, сприятиме комерційному застосуванню проміжних сонячних елементів.

За словами дослідників, нещодавно розроблений проміжно-смуговий сонячний елемент (IBSC) представляє нову архітектуру сонячного елемента, що включає «храповий діапазон» (RB), енергетичний діапазон якого можна побачити на малюнку 1. Можлива робота при кімнатній температурі. Цей прорив стане важливою основою для майбутнього розвитку елементів IBSC і є важливою віхою в області сонячних елементів середнього діапазону.

Ще в 2020 році двоє іспанських дослідників заявили: «Ми вважаємо, що після розробки ефективних IBSC наукове співтовариство докладатиме більше зусиль для оптимізації продуктивності цих пристроїв. Ми віримо, що коли IBSC виявиться дуже ефективним і потенційно дорогим ефективний, залежно від сегмента ринку галузь буде проявляти великий інтерес». Зараз, коли розробляються високоефективні IBSC, це може стати серйозною перестановкою для фотоелектричної індустрії, оскільки більше компаній залучено до розробки та масового виробництва.