Teoreettinen hyötysuhde 63,2 prosenttia , läpimurto kolmannen sukupolven aurinkokennoissa!

Järkyttävä! Uudet Intermediate Band Solar Cells (IBSCs) -kennot voivat saavuttaa 63,2 prosentin teoreettisen hyötysuhteen, joka on kolme kertaa korkeampi kuin tavalliset aurinkokennot (hyötysuhteella noin 20 prosenttia)! Kansainvälisen tutkimusryhmän läpimurtolöytö, joka voi mullistaa aurinkoalan! Netizens huudahtaa: Onko IBSC:n konseptiosake alkamassa nousuun?

Kolmannen sukupolven aurinkoteknologian uusi kulta

Kiteiset piiaurinkokennot edustavat aurinkokennojen ensimmäistä sukupolvea, mukaan lukien monokiteiset, monikiteiset ja amorfiset piiaurinkokennot. Näitä kennoja käytetään jo laajasti kaupallisissa ja asuinrakennuksissa, ja niiden osuus maailman aurinkosähkömarkkinoista on 90 prosenttia. Niiden energian muunnostehokkuus on kuitenkin vain 15-25 prosenttia ja tuotantokustannukset korkeat.

Toisen sukupolven ohutkalvoaurinkokennot valmistetaan lasisubstraateille, ja vaikka materiaalit ja tuotantokustannukset ovat alhaisemmat, niiden energian muunnostehokkuus on vain 6-10 prosenttia.

Kolmannen sukupolven aurinkokennojen tavoitteena on lisätä energian muunnostehokkuutta, alentaa kustannuksia ja helpottaa sovelluksia. Ne tunnetaan uusina aurinkokennoina, ja niihin kuuluvat epäorgaaniset ja orgaaniset ohutkalvoaurinkokennot, väriaine- ja kvanttipisteherkistetyt aurinkokennot sekä kalkogenidiaurinkokennot. Huolimatta näiden kennojen suhteellisen lyhyestä kehitysajasta, niillä on suuri kehityspotentiaali korkean teoreettisen energian muunnostehokkuuden ja suhteellisen alhaisten tuotantokustannusten ansiosta.

Näistä intermediate band aurinkokenno (IBSC) on silmiinpistävä uusi konsepti aurinkokennojen maailmanlaajuisen tehokkuuden parantamiseksi. Jopa 63,2 prosentin teoreettisella energianmuuntotehokkuudellaan se on kolmannen sukupolven aurinkoteknologian uusi kulta, ja ala suosii sitä yhä enemmän.

Tämä solun energian muunnostehokkuuden lisäys saavutetaan tuomalla puolijohteen kiellettyyn kaistaan ​​kapea energiakaista, jolla on pieni energiatiheys. Tämän kapean energiakaistan käyttöönotto mahdollistaa suuremman osakaistavälin absorption pitäen samalla avoimen piirin jännitteen vakiona. Tällä parannuksella aurinkokenno absorboi suurimman osan näkyvästä valosta osan infrapunavalon lisäksi, mikä lisää kennon tehoa ja energian muunnostehokkuutta.

Kuva 1 Kennojen energiakaistakaavio: tavanomaisissa aurinkokennoissa on vain johtavuuskaista CB ja valenssikaista VB, mutta välikaistan aurinkokennoissa on myös välikaista (IB) lisäämään auringonvalon absorptiota

Huolimatta välikaistaisen aurinkokennon (IBSC) korkeasta teoreettisesta energian muunnostehokkuudesta, sen suorituskyky ei ole niin korkea kuin odotettiin johtuen sen luontaisesta korkeasta sekoittumisluonteesta (elektronien ja reikien sekoittuminen välikaistalla) ja puolijohdehilan tuhoutumisesta. , jolloin energian muunnostehokkuus on pienempi kuin teoreettinen arvo tai jopa pienempi kuin tyypillisen kennon hyötysuhde. Samaan aikaan kenno on erittäin kallista valmistaa. Lisäksi IBSC:illä on lyhyt käyttöikä ja niitä voidaan käyttää vain alhaisissa lämpötiloissa, mikä rajoittaa suuresti niiden massatuotantoa ja käyttöä.

Brittiläisen Imperial Collegen ja Australian University of New South Walesin (UNSW) tutkijat ovat äskettäin ilmoittaneet kehittävänsä uuden välikaistan aurinkokennon (IBSC) ja julkaisseet uusimman tutkimuksensa RRL Solar -lehdessä. Uusi muotoilu edustaa suurta edistystä interstitiaalisten aurinkokennojen alalla. Raportin mukaan uusi IBSC käyttää uutta aurinkokennoarkkitehtuuria ja esittelee ainutlaatuisen optisen rakenteen, joka hyödyntää tehokkaasti enemmän aurinkospektrissä olevia fotoneja kennon aurinkosähkötehokkuuden lisäämiseksi. Tämän tutkimuksen julkaiseminen on myös tärkeä askel eteenpäin välikaistaisten aurinkokennojen alalla, jonka odotetaan edistävän välikaistaisten aurinkokennojen kaupallista käyttöä.

Tutkijoiden mukaan äskettäin suunniteltu intermediate band aurinkokenno (IBSC) esittelee uuden aurinkokennoarkkitehtuurin, joka sisältää "räikkänauhan" (RB), jonka energiakaista näkyy kuvassa 1. Huonelämpötilakäyttö on mahdollista. Tämä läpimurto tarjoaa tärkeän perustan IBSC-kennojen tulevalle kehitykselle ja on tärkeä virstanpylväs keskikaistaisten aurinkokennojen alalla.

Vuonna 2020 kaksi espanjalaista tutkijaa ilmoittivat: "Uskomme, että kun tehokkaat IBSC:t on kehitetty, tiedeyhteisö panostaa enemmän näiden laitteiden suorituskyvyn optimointiin. Uskomme, että kun IBSC:t osoittautuvat erittäin tehokkaiksi ja mahdollisesti kalliiksi. tehokas, markkinasegmentistä riippuen ala osoittaa suurta kiinnostusta." Nyt kun tehokkaita IBSC:itä kehitetään, tämä voi olla suuri uudistus aurinkosähköteollisuudelle, kun uusia yrityksiä on mukana kehityksessä ja massatuotannossa.