Australijscy badacze fotowoltaiki stworzyli'fajny' odkrycie: Ogniwa słoneczne typu singlet i tandem — dwa innowacyjne sposoby na bardziej wydajne generowanie energii słonecznej — również pomagają obniżyć temperaturę pracy i wydłużyć działanie urządzeń.
Ogniwa tandemowe mogą być wykonane z połączenia krzemu – najczęściej używanego materiału fotowoltaicznego – i nowych związków, takich jak nanokryształy perowskitu, które mogą mieć większą przerwę energetyczną niż krzem i pomóc urządzeniu w przechwytywaniu większej ilości widma słonecznego w celu generowania energii.
Tymczasem rozszczepienie singletowe jest techniką, która wytwarza dwa razy więcej elektronicznych nośników ładunku niż normalnie dla każdego fotonu światła, które' jest zaabsorbowane. Tetracen jest używany w tych urządzeniach do przenoszenia energii generowanej przez rozszczepienie singletowe na krzem.
Naukowcy i inżynierowie na całym świecie pracują nad najlepszym sposobem włączenia ogniw tandemowych i procesów rozszczepienia singletowego do opłacalnych komercyjnie urządzeń, które mogą zastąpić konwencjonalne, jednozłączowe krzemowe ogniwa słoneczne powszechnie spotykane na dachach i w układach wielkoskalowych.
Obecnie prace prowadzone przez School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering oraz ARC Center of Excellence in Exciton Science, oba z siedzibą w UNSW w Sydney, wykazały kilka kluczowych zalet zarówno ogniw tandemowych, jak i rozszczepienia singletowego.
Naukowcy wykazali, że zarówno ogniwa tandemowe krzemowo-perowskitowe, jak i ogniwa z rozszczepieniem singletowym na bazie tetracenu będą działać w niższych temperaturach niż konwencjonalne urządzenia krzemowe. Zmniejszy to wpływ ciepła na urządzenia, wydłuży ich żywotność i obniży koszt wytwarzanej przez nie energii.
Na przykład obniżenie temperatury pracy modułu o 5-10 °C odpowiada 2%-4% wzrostowi rocznej produkcji energii. Stwierdzono, że żywotność urządzeń podwaja się na każde obniżenie temperatury o 10 °C. Oznacza to wydłużenie czasu życia o 3,1 roku dla komórek tandemowych i 4,5 roku dla komórek z rozszczepieniem singletowym.
W przypadku komórek rozszczepienia singletowego' jest jeszcze jedna przydatna zaleta. Kiedy tetracen nieuchronnie ulega degradacji, staje się przezroczysty dla promieniowania słonecznego, umożliwiając ogniwie dalsze funkcjonowanie jako konwencjonalne urządzenie krzemowe, aczkolwiek takie, które początkowo działało w niższej temperaturze i zapewniało doskonałą wydajność w pierwszej fazie swojego cyklu życia.
Główna autorka, dr Jessica Yajie Jiang, powiedziała:"Wartość komercyjną technologii fotowoltaicznych można zwiększyć poprzez zwiększenie wydajności konwersji energii lub żywotności operacyjnej. Pierwsza z nich jest głównym motorem rozwoju technologii nowej generacji, podczas gdy niewiele uwagi poświęcono potencjalnym korzyściom związanym z trwałością.
& quot;Wykazaliśmy, że te zaawansowane technologie fotowoltaiczne wykazują również dodatkowe korzyści pod względem dłuższej żywotności dzięki pracy w niższej temperaturze i większej odporności na degradację, wprowadzając nowy paradygmat oceny potencjału nowych technologii energii słonecznej.&cyt;