Двустранни перовскитни слънчеви клетки, следващият изход за инвестиция?
Jul 26, 2023
Като представител на третото поколение несилициеви тънкослойни батерии, перовскитните батерии привличат много внимание от раждането си. Производителите на фотоволтаици, капиталовите пазари и групите за научноизследователска и развойна дейност имат големи очаквания за перовскитните слънчеви клетки.
В сравнение с обикновените слънчеви клетки от кристален силиций на пазара, слънчевите клетки от перовскит имат повече от 10 пъти по-голям капацитет за абсорбиране на светлина от кристалния силиций и ефективността на преобразуване непрекъснато се подобрява. Те също са относително леки и тънки, с богати сценарии за приложение и относително ниски производствени разходи за материали. Недостатъкът е, че стабилността е относително лоша и експлоатационният живот е относително кратък.
Въпреки това, технологичните иновации и подобрения около перовскита непрекъснато пробиват. Някои се фокусират върху смесването на перовскит и кристален силиций за образуване на подредена слънчева енергия. Има и изследователски екипи, които са разработили двустранни перовскитни клетки, за да подобрят ефективността.
Преди няколко дни изследователски екип от Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) на Министерството на енергетиката на САЩ заяви, че техните новоразработени двустранни перовскитни слънчеви клетки са постигнали 91 процента -93 процента мощност.
Според експерименталното проучване двустранните перовскитни клетки имат потенциала да произвеждат 20 процента повече електричество от едностранните перовскитни клетки.
Проучването, озаглавено „Високоефективни двустранни перовскитни слънчеви клетки с един преход“, е публикувано в списанието Joule.
01
Получаването на отразена светлина на гърба е близко до предната ефективност
Така наречената двустранна перовскитна слънчева клетка, както подсказва името, означава, че и двете страни могат да улавят слънчева светлина, за да генерират електричество, а слънчевата светлина, уловена на гърба, идва главно от отразената светлина под модула.
Ефективността ще бъде ли намалена значително чрез абсорбиране на отразена светлина?
Ефективността на едностранните слънчеви клетки е достигнала рекордно високо ниво от 26 процента. Този път NREL твърди, че ефективността на тяхната обратна страна е 91-93 процента от тази на предната страна, а ефективността на обратната страна може да достигне около 24 процента. Ефектът все още е много добър.
Изследователите казват, че са създали двустранна перовскитна слънчева клетка с модифицирана дебелина, която постига много близка ефективност при двустранно осветление. Те използваха оптични и електрически симулации, за да определят дебелината, необходима за батерията.
За да абсорбира повечето от фотоните в определени части на слънчевия спектър, перовскитният слой от предната страна на двулицевата слънчева клетка трябва да е достатъчно дебел, но не толкова дебел, че да блокира фотоните. Екипът също така определи идеалната дебелина на задния електрод, за да минимизира резистивните загуби.
Воден от симулираните стойности, изследователският екип проектира двустранни клетки с точна дебелина от 850 нанометра. Това е много по-малко от дебелината на човешката коса, която е с дебелина около 70 000 нанометра.
Изследователите поставили клетката между два слънчеви симулатора, за да оценят ефективността, постигната чрез двустранно осветление. Директната светлина е насочена към предната част, докато задната част получава отразена светлина. Ефективността на перовскитните клетки се увеличава с увеличаване на съотношението на отразената светлина към светлината, осветена отпред.
02
Двустранните перовскити са по-икономични
NREL казва, че целта на двустранните перовскитни клетки е да се постигне ефективност на предната страна, равна на ефективността на едната страна, която е публикувана за различни търговски клетки, като 28,6 процента за Oxford PV, докато ефективността на задната страна е много близка до тези нива. В тестовите клетки ефективността на преобразуване на предната страна беше 23 процента, а ефективността на преобразуване на задната страна беше 91-93 процента от ефективността на предната страна.
„Тази перовскитна клетка може да работи много ефективно и от двете страни“, каза Кай Жу, старши учен в Центъра за химия и нанонаука на NREL.
Той добави, че въпреки че производствените разходи са по-високи от тези на едностранните клетки, в дългосрочен план генерирането на енергия от двустранните перовскити може да бъде 10-20 процента по-високо от това на едностранните клетки, което доказва, че двойно двустранните перовскити са по-икономични.
Изследването NREL, финансирано от Службата за слънчеви енергийни технологии на Министерството на енергетиката на САЩ, в момента е в хипотетичен етап.
В момента едностранните перовскитни клетки все още не са в масово производство, да не говорим за двустранните клетки. Индустрията вярва, че перовскитите могат да навлязат на соларния PV пазар, като се започне от покриви и малки проекти. В тези проекти високата ефективност е по-критична от цената на инсталацията и това на първо място изисква иновацията на миофасциалната технология. В момента това е основна грижа за онези, които искат да пуснат тази технология на пазара.
Двустранната слънчева енергия обаче е посока, която научноизследователската общност непрекъснато изследва.
По-рано Холандският център за енергийни изследвания (ECN) обяви, че успешно е разработил двустранна тандемна перовскитна слънчева клетка с ефективност до 30,2 процента, което е с една трета по-висока от ефективността на конвенционалните слънчеви клетки (около 20 процента -22 процента ).
Клетката използва перовскитна тънкослойна технология, кристална силициева технология и двустранна силициева технология. В допълнение към абсорбирането на слънчевата светлина от предната страна за генериране на електричество, задната страна може също да получава разсеяна светлина и отразена светлина от околната среда за генериране на електричество. Следователно, той има по-висока цялостна ефективност при генериране на електроенергия. Той успешно проби границата на едностранните слънчеви клетки и постигна висока ефективност на фотоелектрическо преобразуване от 30,2 процента.
В Китай вече има случаи на използване на двустранна слънчева енергия от кристален силиций. Фотоволтаичен проект Huadian Tianjin Haijing с мощност 1 милион киловата „сол-слънчева комплементарност“ използва двустранна слънчева енергия. Електрическата станция "допълнителна солна светлина" е добавила двустранен дизайн за генериране на електроенергия. Не само горната страна на фотоволтаичния панел може директно да преобразува електрическа енергия, но гърбът може също да абсорбира слънчевата светлина, отразена от водната повърхност, което може да увеличи ефективността на генериране на електроенергия на фотоволтаичната електроцентрала с 5 процента -7 процента.
