ComputersHowto
W ciągu ostatnich kilku lat energia słoneczna doświadczyła ogromnego wzrostu i jest obecnie szeroko popularna i uważana za bardzo dobrą i przyjazną dla środowiska alternatywę dla nieodnawialnych źródeł energii. Pomimo wielu badań i postępów, do tej pory nie byliśmy w stanie wykorzystać większości dostępnej nam energii słonecznej, a powodem jest to, że nasze ogniwa słoneczne nie są wystarczająco wydajne. W rzeczywistości wydajność najlepszych ogniw słonecznych wynosi zaledwie około 25%.
We wcześniejszych pracach badawczych wskazano obfity minerał zwany perowskitem jako możliwe rozwiązanie słabej wydajności ogniw słonecznych, ale w tej chwili była to tylko część teorii. Teraz zespół naukowców z Massachusetts Institute of Technology (MIT) i Uniwersytetu Stanforda opracował teorię w praktyce, konstruując tandemowe ogniwo słoneczne typu krzem-perowskit typu dwa w jednym.
Tandemowe ogniwa słoneczne, czasami nazywane wielozłączowymi ogniwami słonecznymi, składają się z więcej niż jednego materiału półprzewodnikowego. Mogą znacznie zwiększyć wydajność ogniw słonecznych, ale ich zastosowanie jest bardzo ograniczone ze względu na wysokie koszty i komplikacje produkcyjne. Zespół skupił się szczególnie na tych projektach, ponieważ wierzył, że jest w nich wiele możliwości ulepszenia.
Perowskit to krystaliczny minerał metaloorganiczny, który występuje w złożach geologicznych prawie na całym świecie, a ponadto można go tanio wytwarzać w laboratoriach. Naukowcom było wiadomo od dziesięcioleci, że perowskit ma właściwości pochłaniania światła i właściwości półprzewodnikowe, ale dopiero w 2009 roku zastosowano go w ogniwach słonecznych. Główną zaletą stosowania perowskitu w ogniwach słonecznych jest to, że można go integrować w warstwy tak cienkie jak mikrometr.
Zalecane: czerp energię elektryczną ze zbioru energii słonecznej „Drzewa” drukowane w 3D
Tandemowe ogniwa słoneczne stworzone w ramach tego eksperymentu będą pomocne w poprawie połączenia między warstwami krzemu i perowskitu. Może się to okazać korzystne dla uwzględnienia postępu w produkcji różnych technologii i gadżetów. Warstwa łącząca lub złącze tunelowe składa się z silnie domieszkowanego krzemu typu p i n, co sprawia, że bariera energetyczna między dwiema różnymi warstwami jest prawie zerowa. Dodatkowa warstwa dwutlenku tytanu jest dodawana, aby umożliwić swobodny przepływ elektronów z ogniwa słonecznego perowskitu do złącza tunelu. Tutaj rekombinują z elektronami z panelu krzemowego.
Tandemowe ogniwo słoneczne na bazie perowskitu i krzemu jest znacznie bardziej wydajne i może pochłaniać większą część dostępnego nam promieniowania słonecznego.
Co więcej, te panele słoneczne minimalizują zjawisko, które nazywamy termalizacją. Występuje, gdy energia fotonów jest uwalniana w postaci ciepła. Krzem najlepiej pochłania fotony w górnej części widma energii słonecznej, podczas gdy perowskit jest dobry w wychwytywaniu fotonów z dolnego segmentu podczerwieni. W związku z tym te wyspecjalizowane warstwy pochłaniające mogą przetwarzać światło słoneczne na energię elektryczną skuteczniej niż pojedyncza warstwa pochłaniająca.
Wynik tego eksperymentu był bardzo obiecujący. Tandemowe ogniwo słoneczne wykazało prawie 50% wzrost wydajności. Naukowcy są przekonani, że udoskonalenie warstwy perowskitu i użycie bardziej zaawansowanych krzemowych ogniw słonecznych może przynieść lepsze wyniki. Do tego czasu badania te były kamieniem milowym na tej arenie, ponieważ zapewnią olbrzymi impuls energii słonecznej, sprawiając, że ogniwa słoneczne będą znacznie bardziej wydajne niż wcześniej. Więc teraz musimy użyć tylko 1 ogniwa słonecznego, aby uzyskać owoc 2.
Zalecane: gorąca nowa inwestycja Google: SolarCity
Aby codziennie otrzymywać więcej aktualizacji naukowych i technicznych, czytaj dalej fossBytes.
