Teoretická účinnosť 63,2 percenta, prelom pre fotovoltaické články tretej generácie!

Šokujúce! Nové solárne články so stredným pásmom (IBSC) môžu dosiahnuť teoretickú účinnosť 63,2 percenta, čo je trikrát viac ako bežné solárne články (s účinnosťou v oblasti 20 percent)! Prelomový objav medzinárodného výskumného tímu, ktorý môže spôsobiť revolúciu v solárnom priemysle! Obyvatelia siete kričia: Chystajú sa akcie konceptu IBSC naštartovať boom?

Nový miláčik solárnej technológie tretej generácie

Kryštalické kremíkové solárne články predstavujú prvú generáciu solárnych článkov, vrátane monokryštalických, polykryštalických a amorfných kremíkových solárnych článkov. Tieto články sú už široko používané v komerčných a rezidenčných aplikáciách a predstavujú 90 percent globálneho fotovoltaického trhu. Ich účinnosť premeny energie je však iba 15-25 percent a ich výrobné náklady sú vysoké.

Tenkovrstvové solárne články druhej generácie sa vyrábajú na sklenených substrátoch, a hoci sú materiály a výrobné náklady nižšie, ich účinnosť premeny energie je len 6-10 percent.

Cieľom tretej generácie solárnych článkov je zvýšiť účinnosť premeny energie, znížiť náklady a uľahčiť aplikácie. Sú známe ako nové solárne články a zahŕňajú anorganické a organické tenkovrstvové solárne články, solárne články senzibilizované farbivom a kvantovou bodkou a chalkogenidové solárne články. Napriek relatívne krátkemu vývojovému času týchto článkov majú veľký potenciál pre vývoj, pretože majú vysokú teoretickú účinnosť premeny energie a relatívne nízke výrobné náklady.

Medzi nimi je medzipásmový solárny článok (IBSC) pozoruhodným novým konceptom na zlepšenie globálnej účinnosti solárnych článkov. S teoretickou účinnosťou premeny energie až 63,2 percenta ide o nového miláčika solárnej technológie tretej generácie a priemysel ju čoraz viac uprednostňuje.

Toto zvýšenie účinnosti premeny energie bunky sa dosiahne zavedením úzkeho energetického pásma s malou hustotou energetických stavov do zakázaného pásma polovodiča. Zavedenie tohto úzkeho energetického pásma umožňuje zvýšenú absorpciu medzipásmovej medzery pri zachovaní konštantného napätia naprázdno. Vďaka tomuto zlepšeniu absorbuje solárny článok okrem časti infračerveného svetla väčšinu viditeľného svetla, čím sa zvyšuje prúdový výkon a účinnosť premeny energie článku.

Obrázok 1 Diagram pásma energie bunky: konvenčné solárne články majú iba vodivý pás CB a valenčné pásmo VB, ale solárne články so stredným pásmom tiež zavádzajú stredné pásmo (IB) na zvýšenie absorpcie slnečného svetla

Napriek vysokej teoretickej účinnosti premeny energie strednopásmového solárneho článku (IBSC), jeho výkon nie je taký vysoký, ako sa očakávalo, kvôli jeho prirodzenej vysokej zložiteľnosti (zloženie elektrónov a dier v strednom pásme) a zničeniu polovodičovej mriežky. , pričom účinnosť premeny energie je nižšia ako teoretická hodnota alebo dokonca nižšia ako účinnosť typického článku. Zároveň je výroba článku veľmi nákladná. Okrem toho majú IBSC krátku životnosť a môžu sa používať len pri nízkych teplotách, čo značne obmedzuje ich hromadnú výrobu a použitie.

Vedci z Imperial College vo Veľkej Británii a University of New South Wales (UNSW) v Austrálii nedávno oznámili vývoj nového solárneho článku so stredným pásmom (IBSC) a zverejnili svoj najnovší výskum v časopise RRL Solar. Nový dizajn predstavuje veľký pokrok v oblasti intersticiálnych pásových solárnych článkov. Podľa správy nový IBSC využíva novú architektúru solárnych článkov a zavádza jedinečnú optickú štruktúru, ktorá efektívne využíva viac fotónov v slnečnom spektre na zvýšenie fotovoltaickej účinnosti článku. Zverejnenie tohto výskumu tiež znamená dôležitý krok vpred v oblasti solárnych článkov so stredným pásmom, od ktorého sa očakáva, že podporí komerčné využitie solárnych článkov so stredným pásmom.

Podľa výskumníkov novonavrhnutý solárny článok so stredným pásmom (IBSC) predstavuje novú architektúru solárneho článku, ktorá zahŕňa „pásmo so západkou“ (RB), ktorého energetické pásmo je možné vidieť na obrázku 1. Je možná prevádzka pri izbovej teplote. Tento prielom poskytne dôležitý základ pre budúci vývoj článkov IBSC a je významným míľnikom v oblasti solárnych článkov so stredným pásmom.

Už v roku 2020 dvaja španielski výskumníci vyhlásili: "Veríme, že akonáhle budú vyvinuté efektívne IBSC, vedecká komunita bude investovať viac úsilia do optimalizácie výkonu týchto zariadení. Veríme, že keď sa IBSC ukážu ako veľmi efektívne a potenciálne nákladné efektívne, v závislosti od segmentu trhu prejaví odvetvie veľký záujem.“ Teraz, keď sa vyvíjajú vysokoúčinné IBSC, by to mohla byť zásadná zmena pre fotovoltaický priemysel, keď sa do vývoja a sériovej výroby zapojí viac spoločností.