Sel Suria Perovskite Bermuka Dua, Saluran Pelaburan Seterusnya?
Jul 26, 2023
Sebagai wakil kepada generasi ketiga bateri filem nipis bukan silikon, bateri perovskite telah menarik perhatian ramai sejak kelahirannya. Pengeluar fotovoltaik, pasaran modal dan kumpulan R&D semuanya mempunyai jangkaan yang besar untuk sel solar perovskit.
Berbanding dengan sel solar silikon kristal biasa di pasaran, sel solar perovskite mempunyai lebih daripada 10 kali kapasiti penyerapan cahaya silikon kristal, dan kecekapan penukaran sentiasa bertambah baik. Ia juga agak ringan dan nipis, dengan senario aplikasi yang kaya dan kos pembuatan bahan yang agak rendah. Kelemahannya ialah kestabilan agak lemah dan hayat perkhidmatan agak pendek.
Walau bagaimanapun, inovasi dan penambahbaikan teknologi di sekitar perovskite sentiasa menembusi. Ada yang memberi tumpuan kepada pencampuran perovskit dan silikon kristal untuk membentuk tenaga suria bertindan. Terdapat juga pasukan penyelidik yang telah membangunkan sel perovskit dua sisi untuk meningkatkan kecekapan.
Beberapa hari yang lalu, pasukan penyelidik di Makmal Tenaga Boleh Diperbaharui Kebangsaan (NREL) Jabatan Tenaga AS mendakwa bahawa sel solar perovskite dua muka mereka yang baru dibangunkan mencapai kemudahan 91 peratus -93 peratus.
Menurut kajian eksperimen, sel perovskit dua sisi berpotensi menghasilkan 20 peratus lebih tenaga elektrik daripada sel perovskit satu sisi.
Kajian itu, bertajuk "Sel Solar Perovskite Perovskite Bifacial Berkecekapan Tinggi," diterbitkan dalam jurnal Joule.
01
Menerima cahaya yang dipantulkan di belakang adalah hampir dengan kecekapan hadapan
Apa yang dipanggil sel solar perovskite dua sisi, seperti namanya, bermakna kedua-dua belah pihak boleh menangkap cahaya matahari untuk menjana elektrik, dan cahaya matahari yang ditangkap di bahagian belakang terutamanya datang daripada cahaya yang dipantulkan di bawah modul.
Adakah kecekapan akan dikurangkan dengan menyerap cahaya yang dipantulkan?
Kecekapan sel suria satu sisi telah mencapai rekod tertinggi sebanyak 26 peratus . Kali ini, NREL mendakwa bahawa kecekapan bahagian belakangnya ialah 91-93 peratus daripada bahagian hadapan dan kecekapan bahagian belakang boleh mencapai kira-kira 24 peratus . Kesannya masih sangat baik.
Penyelidik mengatakan mereka telah merekayasa sel solar perovskite dua sisi dengan ketebalan yang diubah suai yang mencapai kecekapan yang sangat rapat di bawah pencahayaan dua sisi. Mereka menggunakan simulasi optik dan elektrik untuk menentukan ketebalan yang diperlukan untuk bateri.
Untuk menyerap kebanyakan foton di bahagian tertentu spektrum suria, lapisan perovskit di bahagian hadapan sel suria dwimuka mestilah cukup tebal, tetapi tidak terlalu tebal sehingga menghalang foton. Pasukan itu juga menentukan ketebalan ideal elektrod belakang untuk meminimumkan kehilangan rintangan.
Berpandukan nilai simulasi, pasukan penyelidik mereka bentuk sel dwimuka dengan ketebalan tepat 850 nanometer. Itu jauh lebih rendah daripada ketebalan rambut manusia, iaitu kira-kira 70,000 nanometer tebal.
Para penyelidik meletakkan sel di antara dua simulator solar untuk menilai kecekapan yang dicapai oleh pencahayaan dua sisi. Cahaya langsung ditujukan ke hadapan, manakala bahagian belakang menerima cahaya yang dipantulkan. Kecekapan sel perovskit meningkat apabila nisbah cahaya yang dipantulkan kepada cahaya yang diterangi hadapan meningkat.
02
Perovskit dua sisi lebih menjimatkan
NREL berkata matlamat untuk sel perovskit dwimuka adalah untuk mencapai kecekapan bahagian hadapan setanding dengan kecekapan satu sisi, yang telah diterbitkan untuk pelbagai sel komersial, seperti 28.6 peratus untuk Oxford PV, manakala kecekapan sisi belakang sangat rapat. ke peringkat ini. Dalam sel ujian, kecekapan penukaran bahagian hadapan ialah 23 peratus , dan kecekapan penukaran bahagian belakang ialah 91-93 peratus daripada kecekapan bahagian hadapan.
"Sel perovskite ini boleh beroperasi dengan sangat cekap di kedua-dua belah pihak, " kata Kai Zhu, seorang saintis kanan di Pusat Kimia dan Nanosains NREL.
Beliau menambah bahawa walaupun kos pengeluaran lebih tinggi daripada sel satu sisi, dalam jangka panjang, penjanaan kuasa perovskit dua sisi boleh 10-20 peratus lebih tinggi daripada sel satu sisi, membuktikan bahawa dua kali ganda. -perovskit sisi lebih menjimatkan.
Penyelidikan NREL, yang dibiayai oleh Pejabat Teknologi Tenaga Suria Jabatan Tenaga AS, kini dalam peringkat hipotesis.
Pada masa ini, sel perovskit satu sisi belum lagi dalam pengeluaran besar-besaran, apatah lagi sel dwimuka. Industri percaya bahawa perovskit boleh memasuki pasaran PV solar, bermula dengan projek bumbung dan berskala kecil. Dalam projek ini, kecekapan tinggi adalah lebih kritikal daripada kos pemasangan, dan ini memerlukan inovasi teknologi myofascial di tempat pertama. Pada masa ini, itu adalah kebimbangan utama bagi mereka yang ingin membawa teknologi ini ke pasaran.
Walau bagaimanapun, tenaga suria dua sisi adalah arah yang sentiasa diterokai oleh komuniti penyelidikan saintifik.
Terdahulu, Pusat Penyelidikan Tenaga Belanda (ECN) mengumumkan bahawa ia telah berjaya membangunkan sel solar perovskite tandem dua sisi dengan kecekapan sehingga 30.2 peratus , iaitu satu pertiga lebih tinggi daripada kecekapan sel solar konvensional (kira-kira 20 peratus). -22 peratus ).
Sel ini menggunakan teknologi filem nipis perovskite, teknologi silikon kristal, dan teknologi silikon dua muka. Selain menyerap cahaya matahari di bahagian hadapan untuk menjana elektrik, bahagian belakang juga boleh menerima cahaya yang berselerak dan cahaya yang dipantulkan dari persekitaran untuk menjana elektrik. Oleh itu, ia mempunyai kecekapan penjanaan kuasa komprehensif yang lebih tinggi. Ia berjaya menembusi had sel solar satu sisi dan mencapai kecekapan penukaran fotoelektrik yang tinggi sebanyak 30.2 peratus .
Di China, sudah ada kes penggunaan untuk tenaga suria silikon kristal dwimuka. Projek fotovoltaik "pelengkap garam-solar" Huadian Tianjin Haijing 1 juta kilowatt menggunakan tenaga suria dua muka. Stesen janakuasa "pelengkap cahaya garam" telah menambah reka bentuk penjanaan kuasa dua muka. Bukan sahaja bahagian atas panel fotovoltaik boleh terus menukar tenaga elektrik, tetapi bahagian belakang juga boleh menyerap cahaya matahari yang dipantulkan dari permukaan air, yang boleh meningkatkan kecekapan penjanaan kuasa stesen janakuasa fotovoltaik sebanyak 5 peratus -7 peratus .
