Dobbeltsidige Perovskite-solceller, neste investeringsutsalg?

Som en representant for den tredje generasjonen av ikke-silisium tynnfilm-batterier, har perovskite-batterier tiltrukket seg mye oppmerksomhet siden fødselen. Fotovoltaiske produsenter, kapitalmarkeder og FoU-grupper har alle store forventninger til perovskittsolceller.

Sammenlignet med de vanlige krystallinske silisiumsolcellene på markedet, har perovskittsolceller mer enn 10 ganger lysabsorpsjonskapasiteten til krystallinsk silisium, og konverteringseffektiviteten blir stadig bedre. De er også relativt lette og tynne, med rike bruksscenarier og relativt lave materialproduksjonskostnader. Ulempen er at stabiliteten er relativt dårlig og levetiden er relativt kort.

Imidlertid slår teknologiske innovasjoner og forbedringer rundt perovskitt igjennom hele tiden. Noen fokuserer på blanding av perovskitt og krystallinsk silisium for å danne stablet solenergi. Det er også forskerteam som har utviklet dobbeltsidige perovskittceller for å forbedre effektiviteten.

For noen dager siden hevdet et forskerteam ved US Department of Energy's National Renewable Energy Laboratory (NREL) at deres nyutviklede tosidige perovskittsolceller oppnådde 91 prosent -93 prosent anlegg.

I følge den eksperimentelle studien har dobbeltsidige perovskittceller potensial til å produsere 20 prosent mer elektrisitet enn enkeltsidige perovskittceller.

Studien, med tittelen "High-Efficiency Bifacial Single-Junction Perovskite Solar Cells," ble publisert i tidsskriftet Joule.

01

Å motta reflektert lys på baksiden er nær effektiviteten foran

Den såkalte dobbeltsidige perovskitt-solcellen betyr, som navnet antyder, at begge sider kan fange opp sollys for å generere elektrisitet, og sollyset som fanges på baksiden kommer hovedsakelig fra det reflekterte lyset under modulen.

Vil effektiviteten reduseres kraftig ved å absorbere reflektert lys?

Effektiviteten til ensidige solceller har nådd rekordhøye 26 prosent. Denne gangen hevdet NREL at effektiviteten til baksiden deres er 91-93 prosent av den til forsiden, og effektiviteten til baksiden kan nå omtrent 24 prosent . Effekten er fortsatt veldig god.

Forskere sier at de har konstruert en tosidig perovskitt-solcelle med en modifisert tykkelse som oppnår svært nær effektivitet under tosidig belysning. De brukte optiske og elektriske simuleringer for å bestemme tykkelsen som trengs for batteriet.

For å absorbere det meste av fotonene i visse deler av solspekteret, må perovskittlaget på forsiden av den tosidige solcellen være tykt nok, men ikke så tykt at det blokkerer fotonene. Teamet bestemte også den ideelle tykkelsen på bakelektroden for å minimere resistive tap.

Veiledet av de simulerte verdiene designet forskerteamet bifaciale celler med en nøyaktig tykkelse på 850 nanometer. Det er mye mindre enn tykkelsen på menneskehår, som er omtrent 70,000 nanometer tykt.

Forskerne plasserte cellen mellom to solsimulatorer for å evaluere effektiviteten oppnådd ved dobbeltsidig belysning. Direkte lys rettes mot fronten, mens baksiden mottar reflektert lys. Effektiviteten til perovskittceller øker når forholdet mellom reflektert lys og frontbelyst lys øker.

02

Dobbeltsidige perovskitter er mer økonomiske

NREL sier at målet for bifacial perovskittceller er å oppnå frontsideeffektivitet på nivå med enkeltsideeffektivitet, som har blitt publisert for en rekke kommersielle celler, for eksempel 28,6 prosent for Oxford PV, mens baksideeffektiviteter er svært nærme. til disse nivåene. I testcellene var frontsidekonverteringseffektiviteten 23 prosent, og baksidekonverteringseffektiviteten var 91-93 prosent av frontsideeffektiviteten.

"Denne perovskittcellen kan fungere veldig effektivt på begge sider," sa Kai Zhu, seniorforsker ved NRELs senter for kjemi og nanovitenskap.

Han la til at selv om produksjonskostnadene er høyere enn for enkeltsidige celler, kan kraftproduksjonen til tosidige perovskitter i det lange løp være 10-20 prosent høyere enn for enkeltsidige celler, noe som beviser at dobbel -sidede perovskitter er mer økonomiske.

NREL-forskningen, finansiert av US Department of Energy's Office of Solar Energy Technologies, er for tiden i den hypotetiske fasen.

Foreløpig er ensidige perovskittceller ennå ikke i masseproduksjon, enn si bifaciale celler. Industrien tror at perovskitter kan komme inn på solcellemarkedet, og starter med hustak og småskalaprosjekter. I disse prosjektene er høy effektivitet mer kritisk enn installasjonskostnad, og dette krever innovasjon av myofascial teknologi i utgangspunktet. Akkurat nå er det en stor bekymring for de som ønsker å bringe denne teknologien til markedet.

Imidlertid er dobbeltsidig solenergi en retning som det vitenskapelige forskningsmiljøet stadig utforsker.

Tidligere kunngjorde det nederlandske energiforskningssenteret (ECN) at de har utviklet en tosidig tandem perovskitt solcelle med en effektivitet på opptil 30,2 prosent, som er en tredjedel høyere enn effektiviteten til konvensjonelle solceller (omtrent 20 prosent) -22 prosent ).

Cellen bruker perovskitt tynnfilmteknologi, krystallinsk silisiumteknologi og dobbeltsidig silisiumteknologi. I tillegg til å absorbere sollys på forsiden for å generere elektrisitet, kan baksiden også motta spredt lys og reflektert lys fra omgivelsene for å generere elektrisitet. Derfor har den en høyere omfattende kraftgenereringseffektivitet. Den brøt vellykket gjennom grensen for enkeltsidige solceller og oppnådde en høy fotoelektrisk konverteringseffektivitet på 30,2 prosent.

I Kina er det allerede brukssaker for bifacial krystallinsk silisium solenergi. Huadian Tianjin Haijing 1 million kilowatt "salt-solar komplementært" fotovoltaisk prosjekt bruker tosidig solenergi. Den "salt-lys komplementære" kraftstasjonen har lagt til et dobbeltsidig kraftgenereringsdesign. Ikke bare den oppadgående siden av solcellepanelet kan direkte konvertere elektrisk energi, men baksiden kan også absorbere sollys som reflekteres fra vannoverflaten, noe som kan øke kraftproduksjonseffektiviteten til solcellekraftverket med 5 prosent -7 prosent.