يمكن أن تحصل الطاقة الشمسية قريبًا على دفعة 2 مقابل 1 باستخدام الخلايا الترادفية

خلية ترادفية

بينما تبنت أوروبا تكنولوجيا الطاقة الشمسية إلى الحد الذي يمكن أن يسبب الخسوف ذعرًا خفيفًا، لا تزال كفاءة أفضل الخلايا الشمسية تحوم حول 25٪ فقط. هذا الكثير من الطاقة المجانية التي لا يتم حصادها. أشارت الأبحاث السابقة إلى وجود معدن وفير يُعرف باسم البيروفسكايت كحل محتمل لضعف أداء الخلايا الشمسية ، والآن قام فريق من العلماء من معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا (MIT) وجامعة ستانفورد بوضع النظرية موضع التنفيذ من خلال بناء السيليكون الترادفي. - خلايا شمسية من مادة البيروفسكايت.

تتكون الخلايا الشمسية الترادفية (المعروفة أحيانًا باسم الخلايا متعددة الوصلات) من أكثر من مادة واحدة من أشباه الموصلات. لديهم القدرة على تعزيز الكفاءة بشكل كبير ، لكن استخدامها كان محدودًا للغاية بفضل مضاعفات التصنيع والتكلفة العالية. ركز فريق ستانفورد / معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا على هذه التصميمات لأنهم شعروا أن هناك مجالًا كبيرًا للتحسين.



البيروفسكايت هو معدن عضوي بلوري يمكن إنتاجه بتكلفة زهيدة في المختبر ، وهو موجود أيضًا في الرواسب الجيولوجية في جميع أنحاء العالم. لقد عرف العلماء أن البيروفسكايت لديهخصائص امتصاص الضوء وأشباه الموصلات لعقود من الزمن ، ولكن فقط في عام 2009 تم استخدامه لأول مرة في الخلايا الشمسية. الميزة الرئيسية لاستخدام البيروفسكايت في الخلية الشمسية هي أنه يمكن دمجه في طبقات رقيقة مثل ميكرومتر واحد.



أدرجت الخلايا الترادفية التي تم إنشاؤها في هذه التجربة أيضًا التطورات في تكنولوجيا التصنيع لتحسين الاتصال بين طبقات السيليكون والبيروفسكايت. تتكون هذه الطبقة المتصلة ، أو 'تقاطع النفق' ، من السيليكون من النوع p و n-type المخدر بشدة مما يجعل حاجز الطاقة بين الطبقتين صفرًا تقريبًا. تسمح طبقة ثاني أكسيد التيتانيوم الإضافية للإلكترونات من خلية البيروفسكايت الشمسية بالتدفق بحرية إلى تقاطع نفق السيليكون ، حيث تتحد مع الإلكترونات من لوحة السيليكون.

بيروفسكايت



فلماذا تهتم بدمج تقنيتين مختلفتين للخلايا الشمسية في المقام الأول؟ يمكن لخلية شمسية ترادفية تعتمد على السيليكون والبيروفسكايت أن تمتص جزءًا أكبر من الطاقة الشمسية. تقلل الألواح الشمسية الترادفية مثل هذه الظاهرة المعروفة باسم الحرارة. هذا ما يحدث في الخلية الشمسية عندما يتم إطلاق طاقة الفوتونات كحرارة حتى تصل إلى فجوة الحزمة الخاصة بالمادة الممتصة. يعد السيليكون رائعًا في امتصاص الفوتونات باتجاه الجزء العلوي من طيف الطاقة الشمسية (فجوة الحزمة العالية) ، بينما يتميز البيروفسكايت ببراعة في التقاط الفوتونات من الجزء السفلي من الأشعة تحت الحمراء (فجوة النطاق المنخفضة). يمكن لهذه الطبقات الامتصاصية المتخصصة تحويل ضوء الشمس إلى كهرباء بكفاءة أعلى من ماص واحد.

بالنسبة للكفاءة المرصودة ، أجريت الخلايا في هذه التجربة في الجزء العلوي من النطاق المتوقع. لم تكن تصاميم السيليكون والبيروفسكايت الفردية المستخدمة هي الأكثر تقدمًا ، لكن الزيادة في الكفاءة تظهر واعدة. تم تكديس خلية شمسية من البيروفسكايت بكفاءة تبلغ 12.7 بالمائة فوق خلية سيليكون متوسطة المدى بكفاءة تبلغ 11.4 بالمائة فقط. تمكنت الخلية الترادفية من الوصول إلى 17 بالمائة ، بزيادة قدرها 50 بالمائة. يعتقد الباحثون أن تنقية طبقة البيروفسكايت واستخدام خلايا شمسية أكثر تقدمًا من السيليكون يمكن أن يؤدي إلى مكاسب أفضل على الطريق.

Copyright © كل الحقوق محفوظة | 2007es.com