太阳能光伏(PV)是主要的转折点转向可持续的能源经济。国际可再生能源机构(IRENA)路线图提出,到2050年,从光伏发电应该意识到总电力装机容量的43%。
集成传感器的光谱分配器进入perovskite-silicon串联太阳能电池使效率大幅提高。图片来源:伤风(1712387749)。
这可能很快成为现实通过减少光伏系统的成本,提高太阳能电池的效率,这将允许大规模的光伏安装紧凑。
因此,一项新的研究发表在能源光子学》杂志(JPE)检查提供的效率增益串联太阳能电池在几个半导体与多样化的能源缺口被安排在另一个,和一个顶部和底部之间的光谱分解器添加终端。
为什么这个特定的设计?很明显,串联太阳能电池对太阳光的光谱更广泛的区域。这个反应让他们有效地收集光并可能获得总效率高于传统的太阳能电池的理论边界。
然而,他们通常处理无效的光捕获和管理由于不活跃的寄生光吸收层和层之间的反射。最新的研究调查这些问题,然而传播阳光的想法在控制的串联太阳光光谱分裂不是充分调查。
这是来自荷兰的一个研究小组,开展这项研究,进来。他们设计了一个双端串联太阳能电池组成的钙钛矿顶细胞和硅底细胞以及它们之间引入光谱分割。
在光伏研究中,每一位获得电池效率是至关重要的。添加一个光谱分裂夹层可以帮助我们收获最大电流和电压通过把入射光为低收入和高能光谱波段和有效分布在顶部和底部的细胞。
阿尔伯特·波尔曼研究铅、NOW-Institute AMOLF
曼指出,增加光谱分割也可以铺平了道路在制造更高的吞吐量,经济的太阳能电池和低毒性单位细胞区域。此外,他们可以增加串联电池的应用程序范围的光电化学分解水。
曼的团队分析了两种类型的光谱分割,即“传感器的”和“平面”分割,在他们的研究。平面分流像一面镜子,反映出光回到顶部细胞允许它被捕获。
相反,传感器的分束器反射光线以角的方式,因此它必须完成一个更长的路径通过太阳能电池,因此可以毫不费力地捕获。
根据他们的计算,当一个光谱分裂器存在,工业有效前细胞能量差距为1.7 eV和更高的演示了一个5到6百分比获得绝对的效率的极限无限厚度为500 nm厚的细胞。
他们的预测也显示,选择传感器的光谱分解器在一个平面分流大大增加了效率的提高。
尽管这项研究理论,结果经济吸引力。只要没有实质性的分裂与升级性能损失,和类似的生产步骤成本,效率获得每层硅钙钛矿/加上一个传感器的光谱分解器在一个经济竞争范围。
湿婆Sivoththaman, JPE副主编和滑铁卢大学中心主任先进光电设备,研究表明,进行适时的和独特的贡献光伏电池的设计基于钙钛矿/硅三轮车。
提出了在嵌入式频谱分割的想法是理论上证明导致显著的提高效率,把热力学限制向上。虽然理论工作,实验参数被用来可靠地显示传感器的光谱分解器的好处与high-bandgap顶部细胞结构。
湿婆Sivoththaman,副主编JPE和中心主任先进光电设备,滑铁卢大学
太阳能电池无疑需要更多的时间才能替代传统能源。但这项研究提供了他们的成功在未来的乐观情绪。
期刊引用:
内德V。等。(2022)细致平衡两端硅钙钛矿/串联太阳能电池效率的极限与平面和传感器的光谱分割。能源光子学》杂志上。doi.org/10.1117/1.JPE.12.015502。
来源:https://spie.org