Obojstranné perovskitové solárne články, ďalší investičný odbyt?
Jul 26, 2023
Ako zástupca tretej generácie nekremíkových tenkovrstvových batérií priťahujú perovskitové batérie veľkú pozornosť už od svojho zrodu. Fotovoltaickí výrobcovia, kapitálové trhy a výskumné a vývojové skupiny majú veľké očakávania od perovskitových solárnych článkov.
V porovnaní s bežnými kryštalickými kremíkovými solárnymi článkami na trhu majú perovskitové solárne články viac ako 10-krát väčšiu kapacitu absorpcie svetla ako kryštalický kremík a účinnosť konverzie sa neustále zlepšuje. Sú tiež relatívne ľahké a tenké, s bohatými aplikačnými scenármi a relatívne nízkymi nákladmi na výrobu materiálu. Nevýhodou je pomerne zlá stabilita a pomerne krátka životnosť.
Technologické inovácie a vylepšenia okolo perovskitu však neustále prerážajú. Niektorí sa zameriavajú na miešanie perovskitu a kryštalického kremíka za vzniku vrstvenej slnečnej energie. Existujú aj výskumné tímy, ktoré vyvinuli obojstranné perovskitové články s cieľom zlepšiť efektivitu.
Pred niekoľkými dňami výskumný tím v Národnom laboratóriu pre obnoviteľnú energiu (NREL) Ministerstva energetiky USA tvrdil, že ich novo vyvinuté obojstranné perovskitové solárne články dosiahli 91 percent -93 percent kapacity.
Podľa experimentálnej štúdie majú obojstranné perovskitové články potenciál produkovať o 20 percent viac elektriny ako jednostranné perovskitové články.
Štúdia s názvom „Vysokoúčinné bifaciálne perovskitové solárne články s jedným prepojením“ bola publikovaná v časopise Joule.
01
Príjem odrazeného svetla na zadnej strane sa blíži účinnosti prednej časti
Takzvaný obojstranný perovskitový solárny článok, ako už názov napovedá, znamená, že obe strany môžu zachytávať slnečné svetlo na výrobu elektriny a slnečné svetlo zachytené na zadnej strane pochádza hlavne z odrazeného svetla pod modulom.
Zníži sa výrazne účinnosť absorpciou odrazeného svetla?
Účinnosť jednostranných solárnych článkov dosiahla rekordných 26 percent. Tentoraz NREL tvrdil, že účinnosť ich zadnej strany je 91-93 percent účinnosti prednej strany a účinnosť zadnej strany môže dosiahnuť približne 24 percent. Efekt je stále veľmi dobrý.
Výskumníci tvrdia, že skonštruovali obojstranný perovskitový solárny článok s upravenou hrúbkou, ktorý dosahuje veľmi blízke účinnosti pri obojstrannom osvetlení. Na určenie hrúbky potrebnej pre batériu použili optické a elektrické simulácie.
Na absorbovanie väčšiny fotónov v určitých častiach slnečného spektra musí byť vrstva perovskitu na prednej strane bifaciálneho solárneho článku dostatočne hrubá, ale nie taká hrubá, aby blokovala fotóny. Tím tiež určil ideálnu hrúbku zadnej elektródy, aby sa minimalizovali odporové straty.
Na základe simulovaných hodnôt výskumný tím navrhol bifaciálne bunky s presnou hrúbkou 850 nanometrov. To je oveľa menej ako hrúbka ľudských vlasov, ktorých hrúbka je približne 70,000 nanometrov.
Výskumníci umiestnili článok medzi dva solárne simulátory, aby vyhodnotili účinnosť dosiahnutú obojstranným osvetlením. Priame svetlo je nasmerované dopredu, zatiaľ čo zadné svetlo prijíma odrazené svetlo. Účinnosť perovskitových článkov sa zvyšuje so zvyšujúcim sa pomerom odrazeného svetla k svetlu osvetlenému spredu.
02
Obojstranné perovskity sú ekonomickejšie
NREL hovorí, že cieľom bifaciálnych perovskitových článkov je dosiahnuť účinnosť na prednej strane na rovnakej úrovni ako účinnosť na jednej strane, ktorá bola publikovaná pre rôzne komerčné články, ako napríklad 28,6 percent pre Oxford PV, zatiaľ čo účinnosť na zadnej strane je veľmi blízka. na tieto úrovne. V testovacích článkoch bola účinnosť konverzie na prednej strane 23 percent a účinnosť konverzie na zadnej strane bola 91-93 percent efektívnosti na prednej strane.
"Táto perovskitová bunka môže fungovať veľmi efektívne na oboch stranách," povedal Kai Zhu, vedúci vedec v Centre pre chémiu a nanovedu NREL.
Dodal, že hoci výrobné náklady sú vyššie ako pri jednostranných článkoch, z dlhodobého hľadiska môže byť výroba energie obojstranných perovskitov o 10-20 percent vyššia ako pri jednostranných článkoch, čo dokazuje, že -stranné perovskity sú ekonomickejšie.
Výskum NREL, financovaný Úradom solárnych energetických technológií Ministerstva energetiky USA, je v súčasnosti v hypotetickej fáze.
V súčasnosti ešte nie sú v masovej výrobe jednostranné perovskitové bunky, nehovoriac o bifaciálnych bunkách. Priemysel verí, že perovskity môžu vstúpiť na solárny PV trh, počnúc strechami a malými projektmi. V týchto projektoch je vysoká účinnosť kritickejšia ako inštalačné náklady, a to si v prvom rade vyžaduje inováciu myofasciálnej technológie. Práve to je hlavným problémom pre tých, ktorí chcú uviesť túto technológiu na trh.
Obojstranná slnečná energia je však smer, ktorý vedecko-výskumná komunita neustále skúma.
Holandské energetické výskumné centrum (ECN) už skôr oznámilo, že úspešne vyvinulo obojstranný tandemový perovskitový solárny článok s účinnosťou až 30,2 percenta, čo je o tretinu vyššia ako účinnosť konvenčných solárnych článkov (približne 20 percent -22 percent).
Bunka využíva technológiu tenkého filmu perovskitu, technológiu kryštalického kremíka a technológiu obojstranného kremíka. Okrem pohlcovania slnečného žiarenia na prednej strane na výrobu elektriny môže zadná strana prijímať aj rozptýlené svetlo a odrazené svetlo z okolia na výrobu elektriny. Preto má vyššiu komplexnú účinnosť výroby energie. Úspešne prekonal limit jednostranných solárnych článkov a dosiahol vysokú účinnosť fotoelektrickej premeny 30,2 percenta.
V Číne už existujú prípady použitia bifaciálnej kryštalickej kremíkovej slnečnej energie. Fotovoltaický projekt Huadian Tianjin Haijing s výkonom 1 milión kilowattov „komplementárnych soľou a slnečným žiarením“ využíva obojstrannú slnečnú energiu. Elektráreň „doplňujúca soľ a svetlo“ pridala obojstranný dizajn výroby energie. Nielen horná strana fotovoltaického panelu môže priamo premieňať elektrickú energiu, ale zadná strana môže tiež absorbovať slnečné svetlo odrazené od vodnej hladiny, čo môže zvýšiť účinnosť výroby energie fotovoltaickej elektrárne o 5 percent -7 percent.
