Dvipusiai perovskito saulės elementai, kita investicijų vieta?

Kaip trečios kartos ne silicio plonasluoksnių baterijų atstovas, perovskito baterijos nuo pat jų gimimo sulaukė daug dėmesio. Fotovoltinės energijos gamintojai, kapitalo rinkos ir mokslinių tyrimų ir plėtros grupės turi didelių lūkesčių dėl perovskito saulės elementų.

Palyginti su rinkoje esančiais įprastais kristalinio silicio saulės elementais, perovskito saulės elementai turi daugiau nei 10 kartų didesnį šviesos sugerties pajėgumą nei kristalinis silicis, o konversijos efektyvumas nuolat gerėja. Jie taip pat yra palyginti lengvi ir ploni, turi daug pritaikymo scenarijų ir palyginti mažas medžiagų gamybos sąnaudas. Trūkumas yra tai, kad stabilumas yra palyginti prastas, o tarnavimo laikas yra palyginti trumpas.

Tačiau technologinės naujovės ir perovskito patobulinimai nuolat veržiasi į priekį. Kai kurie daugiausia dėmesio skiria perovskito ir kristalinio silicio maišymui, kad susidarytų sukrauta saulės energija. Taip pat yra mokslinių tyrimų grupių, kurios, siekdamos pagerinti efektyvumą, sukūrė dvipuses perovskito ląsteles.

Prieš kelias dienas JAV Energetikos departamento Nacionalinės atsinaujinančios energijos laboratorijos (NREL) tyrimų grupė teigė, kad jų naujai sukurti dvipusiai perovskito saulės elementai pasiekia 91 proc. -93 proc.

Remiantis eksperimentiniu tyrimu, dvipusės perovskito ląstelės gali pagaminti 20 procentų daugiau elektros nei vienpusės perovskito ląstelės.

Tyrimas, pavadintas „Aukšto efektyvumo bifacialiniai vienos jungties perovskito saulės elementai“, buvo paskelbtas žurnale „Joule“.

01

Atsispindėjusios šviesos gavimas gale yra artimas priekiniam efektyvumui

Vadinamasis dvipusis perovskito saulės elementas, kaip rodo pavadinimas, reiškia, kad abi pusės gali užfiksuoti saulės šviesą, kad generuotų elektrą, o saulės šviesa, užfiksuota gale, daugiausia gaunama iš atspindėtos šviesos, esančios po moduliu.

Ar sugeriant atspindėtą šviesą efektyvumas labai sumažės?

Vienpusių saulės elementų efektyvumas pasiekė rekordinį 26 proc. Šį kartą NREL teigė, kad jų galinės pusės efektyvumas yra 91-93 proc. priekinės pusės, o galinės pusės efektyvumas gali siekti apie 24 procentus. Poveikis vis dar labai geras.

Tyrėjai teigia sukūrę modifikuoto storio dvipusį perovskito saulės elementą, kuris pasiekia labai artimą efektyvumą esant dvipusiam apšvietimui. Jie naudojo optinį ir elektrinį modeliavimą, kad nustatytų akumuliatoriaus storį.

Kad sugertų daugumą fotonų tam tikrose saulės spektro dalyse, perovskito sluoksnis, esantis priekinėje dvipusio saulės elemento pusėje, turi būti pakankamai storas, bet ne toks storas, kad blokuotų fotonus. Komanda taip pat nustatė idealų galinio elektrodo storį, kad sumažintų varžos nuostolius.

Vadovaudamasi modeliuotomis vertėmis, tyrėjų komanda sukūrė bifacialines ląsteles, kurių tikslus storis yra 850 nanometrų. Tai daug mažiau nei žmogaus plaukų storis, kuris yra maždaug 70,000 nanometrų storio.

Tyrėjai pastatė elementą tarp dviejų saulės treniruoklių, kad įvertintų dvipusio apšvietimo efektyvumą. Tiesioginė šviesa nukreipta į priekį, o į nugarą patenka atspindėta šviesa. Perovskito elementų efektyvumas didėja didėjant atspindėtos šviesos ir priekyje apšviestos šviesos santykiui.

02

Dvipusiai perovskitai yra ekonomiškesni

NREL teigia, kad bifacialinių perovskito ląstelių tikslas yra pasiekti priekinės pusės efektyvumą, prilygstantį vienos pusės efektyvumui, kuris buvo paskelbtas įvairioms komercinėms ląstelėms, pvz., 28,6 proc. Oxford PV, o galinės pusės efektyvumas yra labai artimas. į šiuos lygius. Bandomosiose ląstelėse priekinės pusės konversijos efektyvumas buvo 23 proc., o galinės pusės konversijos efektyvumas buvo 91-93 proc. priekinės pusės efektyvumo.

„Ši perovskito ląstelė gali veikti labai efektyviai iš abiejų pusių“, – sakė Kai Zhu, NREL Chemijos ir nanomokslo centro vyresnysis mokslininkas.

Jis pridūrė, kad nors gamybos sąnaudos yra didesnės nei vienpusių elementų, ilgainiui dvipusių perovskitų energijos generavimas gali būti 10-20 proc. didesnis nei vienpusių elementų, o tai įrodo, kad dvigubai. -pusiniai perovskitai yra ekonomiškesni.

NREL tyrimas, finansuojamas JAV Energetikos departamento Saulės energijos technologijų biuro, šiuo metu yra hipotetinėje stadijoje.

Šiuo metu vienpusės perovskito ląstelės dar nėra masinės gamybos, jau nekalbant apie bifacialines ląsteles. Pramonė mano, kad perovskitai gali patekti į saulės energijos rinką, pradedant stogais ir nedideliais projektais. Šiuose projektuose aukštas efektyvumas yra svarbesnis nei įrengimo kaina, todėl pirmiausia reikia diegti miofascialinę technologiją. Šiuo metu tai kelia didelį susirūpinimą tiems, kurie nori pateikti šią technologiją į rinką.

Tačiau dvipusė saulės energija yra kryptis, kurią mokslinių tyrimų bendruomenė nuolat tiria.

Anksčiau Nyderlandų energetikos tyrimų centras (ECN) paskelbė, kad sėkmingai sukūrė dvipusį tandeminį perovskito saulės elementą, kurio efektyvumas siekia iki 30,2 proc., o tai yra trečdaliu didesnis nei įprastų saulės elementų efektyvumas (apie 20 proc. -22 proc.).

Ląstelėje naudojama perovskito plonasluoksnė technologija, kristalinio silicio technologija ir dvipusio silicio technologija. Be to, kad sugeria saulės šviesą priekinėje pusėje, kad generuotų elektrą, galinė pusė taip pat gali gauti išsklaidytą šviesą ir atspindėtą šviesą iš aplinkos, kad generuotų elektrą. Todėl jis turi didesnį visapusį energijos gamybos efektyvumą. Jis sėkmingai peržengė vienpusių saulės elementų ribą ir pasiekė aukštą fotoelektrinės konversijos efektyvumą – 30,2 proc.

Kinijoje jau yra dvipusio kristalinio silicio saulės energijos panaudojimo atvejų. Huadian Tianjin Haijing 1 milijono kilovatų "druskos ir saulės energijos papildymo" fotovoltinis projektas naudoja dvipusę saulės energiją. „Druskos šviesą papildanti“ jėgainė pridėjo dvipusį elektros energijos gamybos dizainą. Ne tik aukštyn esanti fotovoltinės plokštės pusė gali tiesiogiai konvertuoti elektros energiją, bet nugarėlė taip pat gali sugerti nuo vandens paviršiaus atsispindinčią saulės šviesą, o tai gali padidinti fotovoltinės elektrinės energijos gamybos efektyvumą 5 proc. -7 proc.