Çift Taraflı Perovskit Güneş Pilleri Bir Sonraki Yatırım Çıkışı mı?

Üçüncü nesil silikon olmayan ince film pillerin temsilcisi olan perovskit piller, doğdukları andan itibaren büyük ilgi gördü. Fotovoltaik üreticilerinin, sermaye piyasalarının ve Ar-Ge gruplarının hepsinin perovskit güneş pilleri için büyük beklentileri var.

Piyasadaki yaygın kristalin silikon güneş pilleri ile karşılaştırıldığında, perovskit güneş pilleri, kristalin silikonun ışık emme kapasitesinin 10 katından fazlasına sahiptir ve dönüşüm verimliliği sürekli olarak artmaktadır. Ayrıca zengin uygulama senaryoları ve nispeten düşük malzeme üretim maliyetleri ile nispeten hafif ve incedirler. Dezavantajı ise stabilitenin nispeten zayıf olması ve servis ömrünün nispeten kısa olmasıdır.

Ancak perovskit etrafındaki teknolojik yenilikler ve gelişmeler sürekli olarak çığır açmaktadır. Bazıları, yığılmış güneş enerjisi oluşturmak için perovskit ve kristal silikonun karıştırılmasına odaklanıyor. Verimliliği artırmak amacıyla çift taraflı perovskit hücreler geliştiren araştırma ekipleri de var.

Birkaç gün önce, ABD Enerji Bakanlığı'nın Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndaki (NREL) bir araştırma ekibi, yeni geliştirilen çift taraflı perovskit güneş pillerinin yüzde 91 -93 oranında tesise ulaştığını iddia etti.

Deneysel çalışmaya göre çift taraflı perovskit hücreler, tek taraflı perovskit hücrelere göre yüzde 20 daha fazla elektrik üretme potansiyeline sahip.

"Yüksek Verimli Çift Yüzlü Tek Bağlantılı Perovskit Güneş Pilleri" başlıklı çalışma Joule dergisinde yayınlandı.

01

Arkadan yansıyan ışığın alınması ön verimliliğe yakındır

Adından da anlaşılacağı gibi çift taraflı perovskit güneş pili, her iki tarafın da elektrik üretmek için güneş ışığını yakalayabildiği ve arka tarafta yakalanan güneş ışığının esas olarak modülün altındaki yansıyan ışıktan geldiği anlamına geliyor.

Yansıyan ışığın emilmesi verimlilikte büyük bir düşüşe neden olur mu?

Tek taraflı güneş pillerinin verimliliği yüzde 26 gibi rekor bir seviyeye ulaştı. Bu kez NREL, arka tarafın verimliliğinin ön tarafın verimliliğinin yüzde 91-93 kadar olduğunu ve arka tarafın verimliliğinin yaklaşık yüzde 24'e ulaşabileceğini iddia etti. Etkisi hala çok iyi.

Araştırmacılar, çift taraflı aydınlatma altında çok yakın verimlilik sağlayan, değiştirilmiş kalınlığa sahip çift taraflı bir perovskit güneş pili tasarladıklarını söylüyor. Pil için gereken kalınlığı belirlemek için optik ve elektriksel simülasyonlar kullandılar.

Güneş spektrumunun belirli kısımlarındaki fotonların çoğunu absorbe etmek için, iki yüzeyli güneş pilinin ön tarafındaki perovskit katmanının yeterince kalın olması, ancak fotonları engelleyecek kadar kalın olmaması gerekir. Ekip ayrıca dirençli kayıpları en aza indirmek için arka elektrotun ideal kalınlığını da belirledi.

Simüle edilmiş değerlerin rehberliğinde araştırma ekibi, 850 nanometre hassas kalınlığa sahip iki yüzeyli hücreler tasarladı. Bu, yaklaşık 70000 nanometre kalınlığındaki insan saçı kalınlığından çok daha azdır.

Araştırmacılar, çift taraflı aydınlatmanın sağladığı verimliliği değerlendirmek için hücreyi iki güneş simülatörünün arasına yerleştirdiler. Doğrudan ışık ön tarafa yönlendirilirken, arka taraf yansıyan ışığı alır. Yansıyan ışığın önden aydınlatılan ışığa oranı arttıkça perovskit hücrelerin verimliliği artar.

02

Çift taraflı perovskitler daha ekonomiktir

NREL, iki yüzeyli perovskit hücrelerin hedefinin, Oxford PV için yüzde 28,6 gibi çeşitli ticari hücreler için yayınlanmış olan tek taraflı verimliliklerle aynı düzeyde ön taraf verimliliği elde etmek olduğunu, arka taraftaki verimliliklerin ise çok yakın olduğunu söylüyor. bu seviyelere. Test hücrelerinde, ön taraf dönüştürme verimliliği yüzde 23 ve arka taraf dönüştürme verimliliği, ön taraf verimliliğinin yüzde 91-93'iydi.

NREL Kimya ve Nanobilim Merkezi'nden kıdemli bilim insanı Kai Zhu, "Bu perovskit hücresi her iki tarafta da çok verimli bir şekilde çalışabilir" dedi.

Üretim maliyeti tek taraflı hücrelere göre daha yüksek olmasına rağmen, uzun vadede çift taraflı perovskitlerin enerji üretiminin tek taraflı hücrelere göre yüzde 10-20 daha yüksek olabileceğini ve bu durumun çift taraflı pillerinkinden yüzde 10-20 daha yüksek olabileceğini ekledi. taraflı perovskitler daha ekonomiktir.

ABD Enerji Bakanlığı Güneş Enerjisi Teknolojileri Ofisi tarafından finanse edilen NREL araştırması şu anda varsayımsal aşamada.

Şu anda, tek taraflı perovskit hücreler, bırakın iki yüzlü hücreleri, henüz seri üretime geçmiyor. Sektör, perovskitlerin çatılardan ve küçük ölçekli projelerden başlayarak güneş PV pazarına girebileceğine inanıyor. Bu projelerde yüksek verimlilik, kurulum maliyetinden daha kritik olup, bu da öncelikle miyofasiyal teknolojinin yenilikçiliğini gerektirmektedir. Şu anda bu teknolojiyi pazara sunmak isteyenler için büyük bir endişe kaynağı bu.

Ancak çift taraflı güneş enerjisi, bilimsel araştırma camiasının sürekli araştırdığı bir yöndür.

Daha önce, Hollanda Enerji Araştırma Merkezi (ECN), geleneksel güneş pillerinin verimliliğinden üçte bir oranında daha yüksek olan (yaklaşık yüzde 20) yüzde 30,2'ye varan verime sahip çift taraflı tandem perovskit güneş pilini başarıyla geliştirdiğini duyurdu. Yüzde -22).

Hücre, perovskit ince film teknolojisini, kristalin silikon teknolojisini ve çift taraflı silikon teknolojisini benimser. Elektrik üretmek için ön taraftaki güneş ışığını absorbe etmenin yanı sıra, arka taraf da elektrik üretmek için çevreden dağınık ışık ve yansıyan ışık alabilir. Bu nedenle, daha yüksek kapsamlı bir enerji üretim verimliliğine sahiptir. Tek taraflı güneş pillerinin sınırını başarıyla aştı ve yüzde 30,2 gibi yüksek bir fotoelektrik dönüşüm verimliliğine ulaştı.

Çin'de, iki yüzeyli kristalin silikon güneş enerjisinin kullanım durumları halihazırda mevcuttur. Huadian Tianjin Haijing'in 1 milyon kilovatlık "tuzlu güneş enerjisi tamamlayıcı" fotovoltaik projesi çift taraflı güneş enerjisi kullanıyor. "Tuz-ışık tamamlayıcı" elektrik santraline çift taraflı bir elektrik üretim tasarımı eklendi. Fotovoltaik panelin yalnızca üst tarafı doğrudan elektrik enerjisini dönüştürmekle kalmaz, aynı zamanda arka tarafı da su yüzeyinden yansıyan güneş ışığını emebilir, bu da fotovoltaik enerji santralinin enerji üretim verimliliğini yüzde 5 -7 oranında artırabilir.