Теоретична ефективност от 63,2 процента, пробив за трето поколение фотоволтаични клетки!

Шокиращо! Новите междинни слънчеви клетки (IBSC) могат да постигнат теоретична ефективност от 63,2 процента, три пъти по-висока от обикновените слънчеви клетки (с ефективност в района на 20 процента)! Революционно откритие от международен изследователски екип, което може да революционизира слънчевата индустрия! Нетизените възкликват: На път ли са концептуалните акции на IBSC да предизвикат бум?

Новият любимец на слънчевата технология от трето поколение

Кристалните силициеви слънчеви клетки представляват първото поколение слънчеви клетки, включително монокристални, поликристални и аморфни силициеви слънчеви клетки. Тези клетки вече се използват широко в търговски и жилищни приложения и представляват 90 процента от световния фотоволтаичен пазар. Ефективността им на преобразуване на енергия обаче е само 15-25 процента и производствените им разходи са високи.

Тънкослойните слънчеви клетки от второ поколение са направени върху стъклени субстрати и въпреки че материалите и производствените разходи са по-ниски, тяхната ефективност на преобразуване на енергия е само 6-10 процента.

Третото поколение слънчеви клетки има за цел да увеличи ефективността на преобразуване на енергията, да намали разходите и да улесни приложенията. Те са известни като нови слънчеви клетки и включват неорганични и органични тънкослойни слънчеви клетки, чувствителни към багрило и чувствителни към квантови точки слънчеви клетки и халкогенидни слънчеви клетки. Въпреки сравнително краткото време за разработка на тези клетки, те имат голям потенциал за развитие поради тяхната висока теоретична ефективност на преобразуване на енергия и относително ниски производствени разходи.

Сред тях слънчевата клетка с междинна лента (IBSC) е удивителна нова концепция за подобряване на глобалната ефективност на слънчевите клетки. С теоретична ефективност на преобразуване на енергия до 63,2 процента, това е новият любимец на слънчевата технология от трето поколение и все повече се предпочита от индустрията.

Това увеличение на ефективността на преобразуване на енергията на клетката се постига чрез въвеждане на тясна енергийна лента с малка плътност на енергийните състояния в забранената зона на полупроводника. Въвеждането на тази тясна енергийна лента позволява повишено поглъщане на междината на поддиапазона, като същевременно поддържа постоянно напрежението на отворената верига. С това подобрение слънчевата клетка абсорбира по-голямата част от видимата светлина в допълнение към част от инфрачервената светлина, като по този начин увеличава токовия изход и ефективността на преобразуване на енергията на клетката.

Фигура 1 Диаграма на енергийната лента на клетката: конвенционалните слънчеви клетки имат само проводяща лента CB и валентна лента VB, но слънчевите клетки с междинна лента също въвеждат междинна лента (IB), за да увеличат абсорбцията на слънчева светлина

Въпреки високата теоретична ефективност на преобразуване на енергията на слънчевата клетка с междинна лента (IBSC), нейната производителност не е толкова висока, колкото се очакваше, поради присъщия й характер на силно комбиниране (комбиниране на електрони и дупки в междинната лента) и разрушаването на решетката на полупроводника , като ефективността на преобразуване на енергия е по-ниска от теоретичната стойност или дори по-ниска от ефективността на типична клетка. В същото време клетката е много скъпа за производство. В допълнение, IBSC имат кратък живот и могат да се използват само при ниски температури, което значително ограничава тяхното масово производство и приложение.

Учени от Imperial College в Обединеното кралство и Университета на Нов Южен Уелс (UNSW) в Австралия наскоро обявиха разработването на нова слънчева клетка с междинна лента (IBSC) и публикуваха най-новите си изследвания в списанието RRL Solar. Новият дизайн представлява голям напредък в областта на слънчевите клетки с интерстициална лента. Според доклада, новият IBSC използва нова архитектура на слънчеви клетки и въвежда уникална оптична структура, която ефективно използва повече фотони в слънчевия спектър, за да увеличи фотоволтаичната ефективност на клетката. Публикуването на това изследване също бележи важна стъпка напред в областта на слънчевите клетки с междинна лента, която се очаква да насърчи търговското приложение на слънчевите клетки с междинна лента.

Според изследователите новопроектираната слънчева клетка с междинна лента (IBSC) въвежда нова архитектура на слънчевата клетка, която включва „храпова лента“ (RB), енергийната лента на която може да се види на фигура 1. Възможна е работа при стайна температура. Този пробив ще осигури важна основа за бъдещото развитие на IBSC клетките и е основен крайъгълен камък в областта на слънчевите клетки с междинна лента.

Още през 2020 г. двамата испански изследователи бяха декларирали: „Вярваме, че след като бъдат разработени ефективни IBSC, научната общност ще инвестира повече усилия в оптимизирането на работата на тези устройства. Ние вярваме, че след като IBSC се докажат като много ефективни и потенциално скъпи ефективно, в зависимост от пазарния сегмент, индустрията ще прояви голям интерес." Сега, когато се разработват високоефективни IBSC, това може да бъде голямо преустройство за фотоволтаичната индустрия, след като повече компании се включат в разработката и масовото производство.