Australští výzkumníci fotovoltaiky vytvořili' cool' objev: Singletové štěpení a tandemové solární články - dva inovativní způsoby, jak efektivněji vyrábět sluneční energii - také pomáhají snižovat provozní teploty a udržovat zařízení v chodu déle.
Tandemové články mohou být vyrobeny z kombinace křemíku - nejčastěji používaného fotovoltaického materiálu - a nových sloučenin, jako jsou perovskitové nanokrystaly, které mohou mít větší mezeru než křemík a pomáhají zařízení zachytit více slunečního spektra pro výrobu energie.
Štěpení singletu je mezitím technika, která produkuje dvojnásobek elektronických nosičů náboje než normální pro každý foton světla, který' s absorbuje. V těchto zařízeních se používá tetracen k přenosu energie generované štěpením singletu na křemík.
Vědci a inženýři z celého světa pracují na nejlepším způsobu, jak začlenit tandemové články a procesy štěpení singletů do komerčně životaschopných zařízení, která mohou převzít z konvenčních křemíkových solárních článků s jedním spojem, které se běžně nacházejí na střechách a ve velkých polích.
Práce provedené školou School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering a ARC Center of Excellence in Exciton Science, oba se sídlem na UNSW v Sydney, zdůraznily některé klíčové výhody jak pro tandemové články, tak pro štěpení singletů.
Výzkumníci ukázali, že jak tandemové články křemíku/perovskitu, tak singletové štěpné články na bázi tetracenu poběží při nižších teplotách než konvenční křemíková zařízení. Tím se sníží dopad poškození způsobeného teplem na zařízení, prodlouží se jejich životnost a sníží náklady na energii, kterou produkují.
Například snížení provozní teploty modulu o 5–10 ° C odpovídá nárůstu roční produkce energie o 2–4%. A obecně se životnost zařízení zdvojnásobuje při každém snížení teploty o 10 ° C. To znamená prodloužení životnosti o 3,1 roku pro tandemové buňky a 4,5 roku pro singletové štěpné buňky.
V případě singletových štěpných buněk je' další praktická výhoda. Když se tetracen nevyhnutelně degraduje, stává se transparentním pro sluneční záření, což umožňuje článku pokračovat v provozu jako konvenční křemíkové zařízení, byť takové, které původně fungovalo při nižší teplotě a poskytovalo vynikající účinnost během první fáze svého životního cyklu.
Vedoucí autorka Dr. Jessica Yajie Jiang řekla:&„Komerční hodnotu fotovoltaických technologií lze zvýšit buď zvýšením účinnosti přeměny energie, nebo provozní životnosti. První z nich je hlavním hnacím motorem vývoje technologií příští generace, přičemž se příliš nemyslelo na potenciální výhody životnosti.
& "Ukázali jsme, že tyto pokročilé fotovoltaické technologie také vykazují pomocné výhody, pokud jde o prodlouženou životnost při provozu při nižších teplotách a větší odolnosti při degradaci, zavádění nového paradigmatu pro hodnocení potenciálu nových technologií solární energie."