بازده نظری 63.2 درصد، پیشرفتی برای سلول های فتوولتائیک نسل سوم!

تکان دهنده! سلول های خورشیدی باند متوسط ​​جدید (IBSCs) می توانند بازده نظری 63.2 درصد را به دست آورند که سه برابر بیشتر از سلول های خورشیدی معمولی (با بازدهی در منطقه 20 درصد) است! یک کشف بزرگ توسط یک تیم تحقیقاتی بین المللی که ممکن است صنعت خورشیدی را متحول کند! کاربران اینترنت فریاد می زنند: آیا سهام مفهومی IBSCs در شرف رونق است؟

عزیز جدید نسل سوم فناوری خورشیدی

سلول های خورشیدی سیلیکونی کریستالی نشان دهنده نسل اول سلول های خورشیدی شامل سلول های خورشیدی سیلیکونی مونو کریستالی، پلی کریستالی و آمورف است. این سلول ها در حال حاضر به طور گسترده در کاربردهای تجاری و مسکونی مورد استفاده قرار می گیرند و 90 درصد از بازار جهانی فتوولتائیک را تشکیل می دهند. با این حال، راندمان تبدیل انرژی آنها فقط 15-25 درصد است و هزینه تولید آنها بالا است.

سلول‌های خورشیدی لایه نازک نسل دوم بر روی لایه‌های شیشه‌ای ساخته می‌شوند و اگرچه مواد و هزینه‌های تولید کمتر است، اما بازده تبدیل انرژی آنها تنها 6-10 درصد است.

هدف نسل سوم سلول های خورشیدی افزایش راندمان تبدیل انرژی، کاهش هزینه ها و تسهیل کاربردها است. آنها به عنوان سلول های خورشیدی جدید شناخته می شوند و شامل سلول های خورشیدی لایه نازک معدنی و آلی، سلول های خورشیدی حساس به رنگ و حساس به نقاط کوانتومی و سلول های خورشیدی کالکوژنید هستند. علیرغم زمان توسعه نسبتاً کوتاه این سلول ها، به دلیل بازدهی تبدیل انرژی بالا و هزینه های تولید نسبتاً پایین، پتانسیل زیادی برای توسعه دارند.

در این میان، سلول خورشیدی باند متوسط ​​(IBSC) یک مفهوم جدید و قابل توجه برای بهبود کارایی جهانی سلول های خورشیدی است. با راندمان تبدیل انرژی تئوری تا 63.2 درصد، این محبوب جدید فناوری خورشیدی نسل سوم است و به طور فزاینده ای مورد علاقه صنعت است.

این افزایش راندمان تبدیل انرژی سلولی با وارد کردن یک باند انرژی باریک با چگالی کمی از حالات انرژی در نوار ممنوعه نیمه هادی به دست می آید. معرفی این باند انرژی باریک باعث افزایش جذب شکاف زیر باند و در عین حال ثابت نگه داشتن ولتاژ مدار باز می شود. با این بهبود، سلول خورشیدی علاوه بر مقداری از نور مادون قرمز، بیشتر نور مرئی را نیز جذب می‌کند و در نتیجه خروجی جریان و راندمان تبدیل انرژی سلول را افزایش می‌دهد.

شکل 1 نمودار باند انرژی سلول: سلول های خورشیدی معمولی فقط دارای یک نوار رسانایی CB و یک باند ظرفیت VB هستند، اما سلول های خورشیدی باند میانی نیز یک نوار میانی (IB) را برای افزایش جذب نور خورشید معرفی می کنند.

علیرغم راندمان بالای تبدیل انرژی سلول خورشیدی باند میانی (IBSC)، عملکرد آن به دلیل ماهیت ترکیبی بالای ذاتی (ترکیب الکترون ها و حفره ها در باند میانی) و تخریب شبکه نیمه هادی به اندازه مورد انتظار نیست. ، با بازده تبدیل انرژی کمتر از مقدار تئوری یا حتی کمتر از بازده یک سلول معمولی است. در عین حال، ساخت سلول بسیار گران است. علاوه بر این، IBSC ها عمر کوتاهی دارند و فقط در دماهای پایین قابل استفاده هستند که تولید انبوه و کاربرد آنها را بسیار محدود می کند.

دانشمندان کالج امپریال در بریتانیا و دانشگاه نیو ساوت ولز (UNSW) در استرالیا اخیراً از توسعه یک سلول خورشیدی باند متوسط ​​جدید (IBSC) خبر داده اند و آخرین تحقیقات خود را در مجله RRL Solar منتشر کرده اند. طراحی جدید نشان دهنده یک پیشرفت بزرگ در زمینه سلول های خورشیدی باند بینابینی است. بر اساس این گزارش، IBSC جدید از معماری جدید سلول خورشیدی استفاده می کند و یک ساختار نوری منحصر به فرد را معرفی می کند که به طور موثری از فوتون های بیشتری در طیف خورشیدی برای افزایش کارایی فتوولتائیک سلول استفاده می کند. انتشار این تحقیق همچنین یک گام مهم رو به جلو در زمینه سلول های خورشیدی باند متوسط ​​است که انتظار می رود کاربرد تجاری سلول های خورشیدی باند میانی را ارتقا دهد.

به گفته محققان، سلول خورشیدی باند میانی جدید طراحی شده (IBSC) یک معماری سلول خورشیدی جدید را معرفی می کند که شامل یک نوار جغجغه ای (RB) است که نوار انرژی آن در شکل 1 قابل مشاهده است. عملیات دمای اتاق امکان پذیر است. این پیشرفت، پایه مهمی برای توسعه آینده سلول‌های IBSCs فراهم می‌کند و نقطه عطفی بزرگ در زمینه سلول‌های خورشیدی باند متوسط ​​است.

در سال 2020، این دو محقق اسپانیایی اعلام کردند: "ما معتقدیم زمانی که IBSC های کارآمد توسعه یافتند، جامعه علمی تلاش بیشتری را برای بهینه سازی عملکرد این دستگاه ها انجام خواهد داد. ما معتقدیم زمانی که IBSC ها بسیار کارآمد و بالقوه هزینه بر هستند، تلاش خواهند کرد. موثر، بسته به بخش بازار، صنعت علاقه زیادی نشان خواهد داد." اکنون که IBSCهای با راندمان بالا در حال توسعه هستند، زمانی که شرکت های بیشتری در توسعه و تولید انبوه شرکت کنند، این می تواند یک تغییر اساسی برای صنعت PV باشد.