Celloedd Solar Perovskite dwyochrog, Yr Allfa Buddsoddi Nesaf?
Jul 26, 2023
Fel cynrychiolydd y drydedd genhedlaeth o fatris ffilm tenau di-silicon, mae batris perovskite wedi denu llawer o sylw ers eu geni. Mae gan weithgynhyrchwyr ffotofoltäig, marchnadoedd cyfalaf, a grwpiau ymchwil a datblygu i gyd ddisgwyliadau mawr ar gyfer celloedd solar perovskite.
O'i gymharu â'r celloedd solar silicon crisialog cyffredin ar y farchnad, mae gan gelloedd solar perovskite fwy na 10 gwaith o gapasiti amsugno golau silicon crisialog, ac mae'r effeithlonrwydd trosi yn gwella'n gyson. Maent hefyd yn gymharol ysgafn a denau, gyda senarios cais cyfoethog a chostau gweithgynhyrchu deunydd cymharol isel. Yr anfantais yw bod y sefydlogrwydd yn gymharol wael ac mae bywyd y gwasanaeth yn gymharol fyr.
Fodd bynnag, mae arloesiadau a gwelliannau technolegol o amgylch perofskite yn torri drwodd yn gyson. Mae rhai yn canolbwyntio ar gymysgu perovskite a silicon crisialog i ffurfio ynni solar wedi'i bentyrru. Mae yna hefyd dimau ymchwil sydd wedi datblygu celloedd perovskite dwyochrog er mwyn gwella effeithlonrwydd.
Ychydig ddyddiau yn ôl, honnodd tîm ymchwil yn Labordy Ynni Adnewyddadwy Cenedlaethol Adran Ynni yr Unol Daleithiau (NREL) fod eu celloedd solar perovskite dwy ochr sydd newydd eu datblygu wedi cyflawni cyfleuster 91 y cant -93 y cant.
Yn ôl yr astudiaeth arbrofol, mae gan gelloedd perovskite dwy ochr y potensial i gynhyrchu 20 y cant yn fwy o drydan na chelloedd perovskite un ochr.
Cyhoeddwyd yr astudiaeth, o'r enw "High-Efficiency Bifacial Single-Cyffordd Perovskite Solar Cells," yn y cyfnodolyn Joule.
01
Mae derbyn golau adlewyrchiedig ar y cefn yn agos at yr effeithlonrwydd blaen
Mae'r gell solar perovskite dwy ochr, fel y mae'r enw'n ei awgrymu, yn golygu y gall y ddwy ochr ddal golau'r haul i gynhyrchu trydan, ac mae'r golau haul a ddaliwyd ar y cefn yn bennaf yn dod o'r golau adlewyrchiedig o dan y modiwl.
A fydd yr effeithlonrwydd yn cael ei leihau'n fawr trwy amsugno golau a adlewyrchir?
Mae effeithlonrwydd celloedd solar un ochr wedi cyrraedd y lefel uchaf erioed o 26 y cant. Y tro hwn, honnodd NREL fod effeithlonrwydd eu hochr cefn yn 91-93 y cant o effeithlonrwydd yr ochr flaen, a gall effeithlonrwydd yr ochr gefn gyrraedd tua 24 y cant. Mae'r effaith yn dal yn dda iawn.
Dywed ymchwilwyr eu bod wedi peiriannu cell solar perovskite dwy ochr gyda thrwch wedi'i addasu sy'n cyflawni effeithlonrwydd agos iawn o dan oleuo dwy ochr. Fe wnaethant ddefnyddio efelychiadau optegol a thrydanol i bennu'r trwch sydd ei angen ar gyfer y batri.
Er mwyn amsugno'r rhan fwyaf o'r ffotonau mewn rhai rhannau o'r sbectrwm solar, rhaid i'r haen perovskite ar ochr flaen y gell solar deuwyneb fod yn ddigon trwchus, ond nid mor drwchus fel ei fod yn blocio'r ffotonau. Penderfynodd y tîm hefyd drwch delfrydol yr electrod cefn i leihau colledion gwrthiannol.
Wedi'i arwain gan y gwerthoedd efelychiedig, dyluniodd y tîm ymchwil gelloedd deuwyneb gyda thrwch manwl gywir o 850 nanometr. Mae hynny'n llawer llai na thrwch gwallt dynol, sydd tua 70,000 nanometr o drwch.
Gosododd yr ymchwilwyr y gell rhwng dau efelychydd solar i werthuso'r effeithlonrwydd a gyflawnir gan oleuo dwy ochr. Mae golau uniongyrchol wedi'i anelu at y blaen, tra bod y cefn yn derbyn golau adlewyrchiedig. Mae effeithlonrwydd celloedd perovskite yn cynyddu wrth i'r gymhareb o olau adlewyrchiedig i olau blaen-oleuedig gynyddu.
02
Mae perovskites dwy ochr yn fwy darbodus
Dywed NREL mai'r nod ar gyfer celloedd perovskite deu-wyneb yw cyflawni effeithlonrwydd ochr flaen sy'n cyfateb i arbedion effeithlonrwydd un ochr, sydd wedi'u cyhoeddi ar gyfer amrywiaeth o gelloedd masnachol, megis 28.6 y cant ar gyfer Oxford PV, tra bod effeithlonrwydd ochr gefn yn agos iawn. i'r lefelau hyn. Yn y celloedd prawf, yr effeithlonrwydd trosi ochr flaen oedd 23 y cant, a'r effeithlonrwydd trosi ochr gefn oedd 91-93 y cant o'r effeithlonrwydd ochr flaen.
“Gall y gell perovskite hon weithredu’n effeithlon iawn ar y naill ochr a’r llall,” meddai Kai Zhu, uwch wyddonydd yng Nghanolfan Cemeg a Nanowyddoniaeth NREL.
Ychwanegodd, er bod y gost cynhyrchu yn uwch na'r un o gelloedd un ochr, yn y tymor hir, gall cynhyrchu pŵer perovskites dwy ochr fod 10-20 y cant yn uwch na'r hyn o gelloedd un ochr, sy'n profi bod dwbl mae perovskites ag ochrau yn fwy darbodus.
Mae ymchwil NREL, a ariennir gan Swyddfa Technolegau Ynni Solar Adran Ynni yr Unol Daleithiau, yn y cyfnod damcaniaethol ar hyn o bryd.
Ar hyn o bryd, nid yw celloedd perovskite unochrog yn cynhyrchu màs eto, heb sôn am gelloedd deu-wyneb. Mae'r diwydiant yn credu y gall perovskites fynd i mewn i'r farchnad solar ffotofoltäig, gan ddechrau gyda thoeau a phrosiectau ar raddfa fach. Yn y prosiectau hyn, mae effeithlonrwydd uchel yn fwy hanfodol na chost gosod, ac mae hyn yn gofyn am arloesi technoleg myofascial yn y lle cyntaf. Ar hyn o bryd, mae hynny'n bryder mawr i'r rhai sydd am ddod â'r dechnoleg hon i'r farchnad.
Fodd bynnag, mae ynni solar dwyochrog yn gyfeiriad y mae'r gymuned ymchwil wyddonol yn ei archwilio'n gyson.
Yn gynharach, cyhoeddodd Canolfan Ymchwil Ynni yr Iseldiroedd (ECN) ei bod wedi datblygu cell solar tandem perovskite dwy ochr yn llwyddiannus gydag effeithlonrwydd hyd at 30.2 y cant, sy'n draean yn uwch nag effeithlonrwydd celloedd solar confensiynol (tua 20 y cant). -22 y cant ).
Mae'r gell yn mabwysiadu technoleg ffilm tenau perovskite, technoleg silicon grisialaidd, a thechnoleg silicon dwy ochr. Yn ogystal ag amsugno golau'r haul ar yr ochr flaen i gynhyrchu trydan, gall yr ochr gefn hefyd dderbyn golau gwasgaredig a golau adlewyrchiedig o'r amgylchedd i gynhyrchu trydan. Felly, mae ganddo effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer cynhwysfawr uwch. Llwyddodd i dorri trwy derfyn celloedd solar un ochr a chyflawnodd effeithlonrwydd trosi ffotodrydanol uchel o 30.2 y cant.
Yn Tsieina, mae yna achosion defnydd eisoes ar gyfer ynni solar silicon crisialog deufacial. Mae prosiect ffotofoltäig "halen-solar cyflenwol" Huadian Tianjin Haijing 1 miliwn-kilowat yn defnyddio ynni solar dwyochrog. Mae'r orsaf bŵer "cyflenwol golau halen" wedi ychwanegu dyluniad cynhyrchu pŵer dwy ochr. Nid yn unig y gall ochr i fyny'r panel ffotofoltäig drosi ynni trydan yn uniongyrchol, ond gall y cefn hefyd amsugno golau'r haul a adlewyrchir o wyneb y dŵr, a all gynyddu effeithlonrwydd cynhyrchu pŵer yr orsaf bŵer ffotofoltäig 5 y cant -7 y cant.
