منبع:solliance.eu
از چپ به راست: Yifeng Zhao (TU-Delft)، مهرداد نجفی (TNO)، Valerio Zardetto (TNO) و Dong Zhang (TNO) (عکس از Niels van Loon)
EINDHOVEN، 26 سپتامبر 2022 - TNO، TU Eindhoven، imec و TU Delft، شرکای Solliance، به نیروهای خود پیوستند تا راندمان تبدیل سلولهای خورشیدی پشت سر هم را فراتر از محدودیتهای ماژولهای تجاری فتوولتائیک (PV) امروزی برسانند. برای اولین بار، دستگاه های پشت سر هم پروسکایت/سیلیکون چهار پایانه با سلول بالایی تایید شده از سد 30 درصدی عبور می کنند. چنین راندمان بالایی توان بیشتر در هر متر مربع و هزینه کمتر در هر کیلووات ساعت را امکان پذیر می کند. نتیجه در هشتمین کنفرانس جهانی تبدیل انرژی فتوولتائیک (WCPEC{5}}) در میلان ارائه شد و با ترکیب سلول خورشیدی پروسکایتی در حال ظهور با فناوریهای سلول خورشیدی سیلیکونی معمولی به دست آمد. سلول پروسکایت که دارای کنتاکت های شفاف است و بخشی از پشته پشت سر هم است، به طور مستقل تایید شده است.
علاوه بر این، دستیابی به چگالی توان بالا فرصتهای بیشتری را برای ادغام این سلولهای خورشیدی در ساختمان و عناصر ساختمانی ایجاد میکند، به طوری که سطح موجود بیشتری را میتوان با ماژولهای PV پوشش داد. بنابراین شکستن سد 30 درصدی گام بزرگی در تسریع انتقال انرژی و بهبود امنیت انرژی با کاهش وابستگی به سوختهای فسیلی است.
بهترین از هر دو جهان
به دلیل استفاده بهتر از طیف خورشیدی، دستگاه های پشت سر هم می توانند بازده بالاتری نسبت به سلول های خورشیدی تک اتصالی داشته باشند. پشت سر هم در حال ظهور، فناوری سیلیکون تجاری برای دستگاه پایین را با فناوری پروسکایت ترکیب می کند: دومی دارای تبدیل بسیار کارآمد نور ماوراء بنفش و مرئی و شفافیت عالی به نور مادون قرمز نزدیک است. در دستگاه های پشت سر هم چهار ترمینال (4T) سلول های بالا و پایین به طور مستقل از یکدیگر عمل می کنند که امکان اعمال سلول های مختلف پایین را در این نوع دستگاه ها فراهم می کند. فناوری تجاری PERC و همچنین فناوریهای ممتاز مانند هتروجانکشن یا TOPCon یا فناوری لایه نازک مانند CIGS را میتوان در یک دستگاه پشت سر هم 4T با تغییرات سختی در سلولهای خورشیدی پیادهسازی کرد. علاوه بر این، معماری چهار ترمینال، پیاده سازی دو وجهی پشت سر هم برای افزایش بیشتر بازده انرژی را آسان می کند.
محققان هلندی و بلژیکی با موفقیت کارایی سلولهای پروسکایت نیمه شفاف را تا ۱۹.۷ درصد با مساحت ۳×۳ میلیمتر مربع مطابق با تاییدیه ESTI (ایتالیا) بهبود دادهاند. این نوع سلول خورشیدی دارای یک تماس پشتی بسیار شفاف است که به بیش از 93 درصد از نور مادون قرمز نزدیک به دستگاه پایینی اجازه می دهد. این عملکرد با بهینه سازی تمام لایه های سلول های خورشیدی نیمه شفاف پروسکایت با استفاده از شبیه سازی های نوری و الکتریکی پیشرفته به دست آمد. به عنوان راهنمای کار آزمایشی در آزمایشگاه." دکتر مهرداد نجفی از TNO می گوید. ییفنگ ژائو دانشجوی دکترا در دانشگاه می گوید: «دستگاه سیلیکونی یک سلول خورشیدی ناهمگون با پهنای 20×20- میلیمتر مربع است که دارای غیرفعالسازی سطحی بهینه، اکسیدهای رسانای شفاف و کنتاکتهای جلویی با روکش مسی برای استخراج پیشرفتهترین حامل است». TU Delft که نتایج آن اخیراً مورد بررسی قرار گرفته است. دستگاه سیلیکونی که به صورت نوری در زیر پروسکایت انباشته شده است با 10.4 درصد امتیاز در تبدیل کل انرژی خورشیدی کمک می کند.
در مجموع، 30.1 درصد راندمان تبدیل این دستگاه های پشت سر هم 4T غیرمنطقه ای است که به طور مستقل کار می کنند. بهترین کارایی این دنیا بر اساس رویههای پذیرفته شده اندازهگیری میشود.
آینده چهار ماژول PV TANDEM پایانه
این همه ماجرا نیست، ترکیب این سلول پروسکایتی بسیار شفاف با سایر فناوریهای مبتنی بر سیلیکون مانند تماس پشتی (پوشش فلزی و سلولهای تماس پشتی متقابل) و سلولهای خورشیدی TOPCon نیز بازده تبدیلی را به 30 درصد رسانده است. این نشان دهنده پتانسیل سلول های خورشیدی پروسکایتی بسیار شفاف و انعطاف پذیری آنها برای ترکیب با فناوری های تجاری شده است.
این بهترین بازده های جهانی که بر روی بسیاری از فناوری های فعلی به دست آمده است، نقطه عطف دیگری به سوی استقرار صنعتی است. "اکنون ما مواد تشکیل دهنده را می دانیم و قادر به کنترل لایه های مورد نیاز برای رسیدن به راندمان بیش از 30 درصد هستیم. هنگامی که با تخصص مقیاس پذیری و دانش جمع آوری شده در سال های گذشته برای رساندن مواد و فرآیندها به یک منطقه بزرگ ترکیب شد، می توانیم بر روی آنها تمرکز کنیم. پروفسور Gianluca Coletti، مدیر برنامه فناوری و کاربرد پشت سر هم PV در TNO می گوید: شرکای صنعتی این فناوری را با بازدهی بیش از 30 درصد به تولید انبوه می آورند.
