Теоретическая эффективность 63,2 процента, прорыв для фотоэлектрических элементов третьего поколения!

Шокирует! Новые солнечные элементы промежуточного диапазона (IBSC) могут достичь теоретической эффективности 63,2 процента, что в три раза выше, чем у обычных солнечных элементов (с эффективностью в районе 20 процентов)! Прорывное открытие международной исследовательской группы, которое может произвести революцию в солнечной индустрии! Нетизены восклицают: неужели концептуальные акции IBSC спровоцируют бум?

Новый любимец солнечной технологии третьего поколения

Солнечные элементы из кристаллического кремния представляют собой первое поколение солнечных элементов, включая солнечные элементы из монокристаллического, поликристаллического и аморфного кремния. Эти элементы уже широко используются в коммерческих и жилых помещениях и составляют 90 процентов мирового рынка фотоэлектрических систем. Однако их эффективность преобразования энергии составляет всего 15-25 процентов, а их производственные затраты высоки.

Тонкопленочные солнечные элементы второго поколения изготавливаются на стеклянных подложках, и хотя материалы и стоимость производства ниже, их эффективность преобразования энергии составляет всего 6-10 процентов .

Третье поколение солнечных элементов направлено на повышение эффективности преобразования энергии, снижение затрат и упрощение приложений. Они известны как новые солнечные элементы и включают неорганические и органические тонкопленочные солнечные элементы, солнечные элементы, сенсибилизированные красителем и квантовыми точками, а также халькогенидные солнечные элементы. Несмотря на относительно короткое время разработки этих элементов, они имеют большой потенциал для развития из-за их высокой теоретической эффективности преобразования энергии и относительно низких производственных затрат.

Среди них солнечный элемент промежуточного диапазона (IBSC) представляет собой поразительную новую концепцию повышения глобальной эффективности солнечных элементов. С теоретической эффективностью преобразования энергии до 63,2 процента, это новый фаворит солнечной технологии третьего поколения, который пользуется все большей популярностью в отрасли.

Это увеличение эффективности преобразования энергии ячейки достигается за счет введения в запрещенную зону полупроводника узкой энергетической зоны с малой плотностью энергетических состояний. Введение этой узкой энергетической полосы позволяет увеличить поглощение в запрещенной зоне, сохраняя при этом постоянное напряжение холостого хода. Благодаря этому усовершенствованию солнечный элемент поглощает большую часть видимого света в дополнение к некоторой части инфракрасного света, тем самым увеличивая выходной ток и эффективность преобразования энергии элемента.

Рисунок 1 Диаграмма энергетического диапазона элемента: обычные солнечные элементы имеют только зону проводимости CB и валентную зону VB, но солнечные элементы с промежуточным диапазоном также вводят промежуточную полосу (IB) для увеличения поглощения солнечного света.

Несмотря на высокую теоретическую эффективность преобразования энергии солнечного элемента с промежуточным диапазоном (IBSC), его производительность не так высока, как ожидалось, из-за присущего ему высокого характера компаундирования (сложение электронов и дырок в промежуточном диапазоне) и разрушения решетки полупроводника. , при этом эффективность преобразования энергии ниже теоретического значения или даже ниже эффективности типичной ячейки. В то же время ячейка очень дорога в производстве. Кроме того, ИБСК имеют короткий срок службы и могут использоваться только при низких температурах, что сильно ограничивает их массовое производство и применение.

Ученые из Имперского колледжа в Великобритании и Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии недавно объявили о разработке нового солнечного элемента промежуточного диапазона (IBSC) и опубликовали свои последние исследования в журнале RRL Solar. Новая конструкция представляет собой значительный прогресс в области солнечных элементов с промежуточными полосами. Согласно отчету, новый IBSC использует новую архитектуру солнечных элементов и представляет уникальную оптическую структуру, которая эффективно использует больше фотонов в солнечном спектре для повышения фотоэлектрической эффективности элемента. Публикация этого исследования также знаменует собой важный шаг вперед в области солнечных элементов промежуточного диапазона, который, как ожидается, будет способствовать коммерческому применению солнечных элементов промежуточного диапазона.

По словам исследователей, недавно разработанный солнечный элемент промежуточного диапазона (IBSC) представляет собой новую архитектуру солнечного элемента, которая включает в себя «храповой диапазон» (RB), энергетический диапазон которого можно увидеть на рисунке 1. Возможна работа при комнатной температуре. Этот прорыв заложит важную основу для будущего развития ячеек IBSC и станет важной вехой в области солнечных элементов промежуточного диапазона.

Еще в 2020 году два испанских исследователя заявили: «Мы считаем, что как только будут разработаны эффективные IBSC, научное сообщество приложит больше усилий для оптимизации производительности этих устройств. Мы считаем, что как только IBSC окажутся очень эффективными и потенциально дорогостоящими эффективно, в зависимости от сегмента рынка, отрасль проявит большой интерес». Теперь, когда разрабатываются высокоэффективные IBSC, это может стать серьезной перестановкой для фотоэлектрической отрасли, поскольку больше компаний будут участвовать в разработке и массовом производстве.