Теоријска ефикасност од 63,2 посто, пробој за фотонапонске ћелије треће генерације!

Шокантан! Нове соларне ћелије средњег опсега (ИБСЦ) могу постићи теоријску ефикасност од 63,2 процента, три пута више од обичних соларних ћелија (са ефикасношћу у региону од 20 процената)! Револуционарно откриће међународног истраживачког тима које би могло револуционисати соларну индустрију! Корисници интернета узвикују: Да ли ће ИБСЦ концепт акција ускоро покренути бум?

Нови миљеник треће генерације соларне технологије

Соларне ћелије кристалног силицијума представљају прву генерацију соларних ћелија, укључујући монокристалне, поликристалне и аморфне силицијумске соларне ћелије. Ове ћелије се већ широко користе у комерцијалним и стамбеним апликацијама и чине 90 одсто глобалног тржишта фотонапонских уређаја. Међутим, њихова ефикасност конверзије енергије је само 15-25 процената, а трошкови производње су високи.

Друга генерација танкослојних соларних ћелија се прави на стакленим подлогама, и иако су материјали и трошкови производње нижи, њихова ефикасност конверзије енергије износи само 6-10 процената.

Трећа генерација соларних ћелија има за циљ да повећа ефикасност конверзије енергије, смањи трошкове и олакша примену. Познате су као нове соларне ћелије и укључују неорганске и органске танкослојне соларне ћелије, соларне ћелије осетљиве на боје и квантне тачке, и халкогенидне соларне ћелије. Упркос релативно кратком времену развоја ових ћелија, оне имају велики потенцијал за развој због своје високе теоријске ефикасности конверзије енергије и релативно ниских трошкова производње.

Међу њима, соларна ћелија средњег опсега (ИБСЦ) је упечатљив нови концепт за побољшање глобалне ефикасности соларних ћелија. Са теоретском ефикасношћу конверзије енергије до 63,2 процента, то је нови миљеник треће генерације соларне технологије и све га више фаворизује индустрија.

Ово повећање ефикасности конверзије енергије ћелије постиже се увођењем уског енергетског појаса са малом густином енергетских стања у забрањени опсег полупроводника. Увођење овог уског енергетског опсега омогућава повећану апсорпцију јаза у подпојасном опсегу уз одржавање константног напона отвореног кола. Са овим побољшањем, соларна ћелија апсорбује већину видљиве светлости поред неке од инфрацрвене светлости, чиме се повећава излазна струја и ефикасност конверзије енергије ћелије.

Слика 1 Дијаграм енергетског опсега ћелије: конвенционалне соларне ћелије имају само проводни појас ЦБ и валентни појас ВБ, али соларне ћелије средњег појаса такође уводе средњи појас (ИБ) да би повећале апсорпцију сунчеве светлости

Упркос високој теоријској ефикасности конверзије енергије међупојасне соларне ћелије (ИБСЦ), њене перформансе нису тако високе као што се очекивало због инхерентне природе високог мешања (спојивање електрона и рупа у средњем појасу) и уништавања полупроводничке решетке , при чему је ефикасност конверзије енергије нижа од теоријске вредности или чак нижа од ефикасности типичне ћелије. У исто време, ћелија је веома скупа за производњу. Поред тога, ИБСЦ имају кратак век трајања и могу се користити само на ниским температурама, што у великој мери ограничава њихову масовну производњу и примену.

Научници са Империјал колеџа у Великој Британији и Универзитета Новог Јужног Велса (УНСВ) у Аустралији недавно су најавили развој нове соларне ћелије средњег опсега (ИБСЦ) и објавили своје најновије истраживање у часопису РРЛ Солар. Нови дизајн представља велики напредак у области соларних ћелија интерстицијалног појаса. Према извештају, нови ИБСЦ користи нову архитектуру соларних ћелија и уводи јединствену оптичку структуру која ефикасно користи више фотона у соларном спектру како би повећала фотонапонску ефикасност ћелије. Објављивање овог истраживања такође означава важан корак напред у области соларних ћелија средњег опсега, за које се очекује да ће промовисати комерцијалну примену соларних ћелија средњег опсега.

Према истраживачима, новодизајнирана соларна ћелија средњег опсега (ИБСЦ) уводи нову архитектуру соларне ћелије која укључује 'ратцхет банд' (РБ), чији се енергетски опсег може видети на слици 1. Рад на собној температури је могућ. Овај пробој ће обезбедити важну основу за будући развој ИБСЦ ћелија и представља главну прекретницу у области соларних ћелија средњег опсега.

Још 2020. године, два шпанска истраживача су изјавила: „Верујемо да ће, када буду развијени ефикасни ИБСЦ, научна заједница уложити више напора у оптимизацију перформанси ових уређаја. Верујемо да када се ИБСЦ покажу као веома ефикасни и потенцијално скупи ефективно, зависно од тржишног сегмента, индустрија ће показати велико интересовање“. Сада када се развијају високоефикасни ИБСЦ-ови, ово би могло бити велика промена за фотонапонску индустрију када више компанија буду укључене у развој и масовну производњу.