Ikki tomonlama Perovskit quyosh batareyalari, keyingi investitsiya nuqtasimi?
Jul 26, 2023
Silikon bo'lmagan yupqa plyonkali akkumulyatorlarning uchinchi avlodi vakili sifatida perovskit batareyalari tug'ilgandan beri katta e'tiborni tortdi. Fotovoltaik ishlab chiqaruvchilar, kapital bozorlari va ilmiy-tadqiqot guruhlari perovskit quyosh xujayralari uchun katta umidlarga ega.
Bozordagi keng tarqalgan kristalli silikon quyosh xujayralari bilan solishtirganda, perovskit quyosh xujayralari kristalli kremniyning yorug'lik assimilyatsiya qilish qobiliyatidan 10 baravar ko'proq va konversiya samaradorligi doimiy ravishda yaxshilanadi. Ular, shuningdek, nisbatan engil va nozik, boy dastur stsenariylari va nisbatan past materiallar ishlab chiqarish xarajatlari bilan. Kamchilik shundaki, barqarorlik nisbatan past va xizmat muddati nisbatan qisqa.
Biroq, perovskit atrofidagi texnologik innovatsiyalar va yaxshilanishlar doimiy ravishda buziladi. Ba'zilar to'plangan quyosh energiyasini hosil qilish uchun perovskit va kristalli kremniyni aralashtirishga e'tibor berishadi. Samaradorlikni oshirish uchun ikki tomonlama perovskit hujayralarini ishlab chiqqan tadqiqot guruhlari ham mavjud.
Bir necha kun oldin, AQSh Energetika vazirligining qayta tiklanadigan energiya milliy laboratoriyasi (NREL) tadqiqot guruhi yangi ishlab chiqilgan ikki tomonlama perovskit quyosh batareyalari 91 foiz -93 foiz quvvatga erishganini da'vo qildi.
Eksperimental tadqiqotga ko'ra, ikki tomonlama perovskit xujayralari bir tomonlama perovskit hujayralariga qaraganda 20 foizga ko'proq elektr energiyasi ishlab chiqarish imkoniyatiga ega.
“Yuqori samaradorlikdagi ikki yuzli bir tutashgan perovskit quyosh xujayralari” deb nomlangan tadqiqot Joule jurnalida chop etildi.
01
Orqa tomonda aks ettirilgan yorug'likni qabul qilish oldingi samaradorlikka yaqin
Ikki tomonlama perovskit quyosh batareyasi, nomidan ko'rinib turibdiki, har ikki tomon ham elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun quyosh nurini olishi mumkinligini anglatadi va orqa tomonda olingan quyosh nuri asosan modul ostidagi aks ettirilgan yorug'likdan keladi.
Yoritilgan nurni yutish orqali samaradorlik sezilarli darajada kamayadimi?
Bir tomonlama quyosh batareyalarining samaradorligi rekord darajadagi 26 foizga yetdi. Bu safar NREL ta'kidlashicha, ularning teskari tomonining samaradorligi old tomonning samaradorligiga nisbatan 91-93 foiz, teskari tomonning samaradorligi esa taxminan 24 foizga yetishi mumkin. Effekt hali ham juda yaxshi.
Tadqiqotchilarning ta'kidlashicha, ular ikki tomonlama yorug'lik ostida juda yaqin samaradorlikka erishadigan qalinligi o'zgartirilgan ikki tomonlama perovskit quyosh batareyasini yaratdilar. Batareya uchun zarur bo'lgan qalinlikni aniqlash uchun ular optik va elektr simulyatsiyalaridan foydalanganlar.
Quyosh spektrining ma'lum qismlarida fotonlarning ko'p qismini o'zlashtirish uchun ikki yuzli quyosh xujayrasining old tomonidagi perovskit qatlami etarlicha qalin bo'lishi kerak, ammo u fotonlarni to'sib qo'yadigan darajada qalin bo'lmasligi kerak. Jamoa shuningdek, rezistiv yo'qotishlarni minimallashtirish uchun orqa elektrodning ideal qalinligini aniqladi.
Simulyatsiya qilingan qiymatlarga asoslanib, tadqiqot guruhi aniq qalinligi 850 nanometr bo'lgan ikki yuzli hujayralarni ishlab chiqdi. Bu taxminan 70,000 nanometr qalinlikdagi inson sochining qalinligidan ancha kam.
Tadqiqotchilar ikki tomonlama yoritish orqali erishilgan samaradorlikni baholash uchun hujayrani ikkita quyosh simulyatori orasiga joylashtirdilar. To'g'ridan-to'g'ri yorug'lik old tomonga yo'naltirilgan, orqa esa aks ettirilgan nurni oladi. Perovskit xujayralarining samaradorligi, aks ettirilgan yorug'likning old tomondan yoritilgan nurga nisbati oshishi bilan ortadi.
02
Ikki tomonlama perovskitlar yanada tejamkor
NRELning ta'kidlashicha, ikki yuzli perovskit hujayralarining maqsadi turli xil tijorat hujayralari uchun nashr etilgan bir tomonlama samaradorlik bilan teng old tomon samaradorligiga erishishdir, masalan, Oksford PV uchun 28,6 foiz, orqa tomonning samaradorligi esa juda yaqin. bu darajalarga. Sinov hujayralarida oldingi konversiya samaradorligi 23 foizni, orqa tomonning konvertatsiya samaradorligi esa oldingi tomon samaradorligining 91-93 foizini tashkil etdi.
"Ushbu perovskit hujayra har ikki tomonda ham juda samarali ishlashi mumkin", dedi Kay Chju, NREL Kimyo va nanofanlar markazining katta olimi.
Uning qo‘shimcha qilishicha, ishlab chiqarish tannarxi bir tomonlama hujayralarnikidan yuqori bo‘lsa-da, uzoq muddatda ikki tomonlama perovskitlarning energiya ishlab chiqarilishi bir tomonlama hujayralarga qaraganda 10-20 foizga yuqori bo‘lishi mumkin, bu esa ikki barobar yuqori ekanligini isbotlaydi. -yonli perovskitlar ancha tejamkor.
AQSh Energetika vazirligining Quyosh energiyasi texnologiyalari boshqarmasi tomonidan moliyalashtirilgan NREL tadqiqoti hozirda taxminiy bosqichda.
Hozirgi vaqtda bir tomonlama perovskit hujayralari hali ommaviy ishlab chiqarilmagan, ikki yuzli hujayralar. Sanoat, perovskitlar tomlar va kichik hajmdagi loyihalardan boshlab, quyosh PV bozoriga kirishi mumkinligiga ishonadi. Ushbu loyihalarda yuqori samaradorlik o'rnatish narxidan ko'ra muhimroqdir va bu birinchi navbatda miyofasiyal texnologiyaning innovatsiyasini talab qiladi. Hozirda bu texnologiyani bozorga olib chiqmoqchi bo'lganlar uchun katta tashvish.
Biroq, ikki tomonlama quyosh energiyasi ilmiy tadqiqot jamoatchiligi doimiy ravishda o'rganayotgan yo'nalishdir.
Avvalroq, Niderlandiya Energetika Tadqiqot Markazi (ECN) ikki tomonlama tandemli perovskit quyosh batareyasini muvaffaqiyatli ishlab chiqqanini e'lon qildi, u 30,2 foizgacha samaradorlikka ega, bu an'anaviy quyosh batareyalarining samaradorligidan uchdan bir baravar yuqori (taxminan 20 foiz). -22 foiz).
Hujayra perovskit nozik kino texnologiyasini, kristalli silikon texnologiyasini va ikki tomonlama kremniy texnologiyasini qo'llaydi. Elektr ishlab chiqarish uchun old tomondan quyosh nurini singdirishdan tashqari, orqa tomon ham elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun atrof-muhitdan tarqalgan yorug'lik va aks ettirilgan yorug'likni qabul qilishi mumkin. Shu sababli, u keng qamrovli energiya ishlab chiqarish samaradorligiga ega. U bir tomonlama quyosh xujayralari chegarasidan muvaffaqiyatli o'tdi va 30,2 foiz yuqori fotoelektrik konversiya samaradorligiga erishdi.
Xitoyda allaqachon ikki yuzli kristalli silikon quyosh energiyasidan foydalanish holatlari mavjud. Huadian Tianjin Haijing 1 million kilovatt quvvatga ega "tuz-quyosh qo'shimcha" fotovoltaik loyihasi ikki tomonlama quyosh energiyasidan foydalanadi. "Tuz-nur qo'shimcha" elektr stantsiyasi ikki tomonlama energiya ishlab chiqarish dizaynini qo'shdi. Fotovoltaik panelning nafaqat yuqori tomoni elektr energiyasini to'g'ridan-to'g'ri aylantira oladi, balki orqa tomoni ham suv yuzasidan aks ettirilgan quyosh nurini o'zlashtira oladi, bu esa fotovoltaik elektr stantsiyasining energiya ishlab chiqarish samaradorligini 5 foizga -7 foizga oshirishi mumkin.
