Bifacial monolítico todos

Light Publishing Center, Instituto Changchun de Óptica, Mecânica Fina e Física, CAS

imagem: Ilustração esquemática (à esquerda) e imagem de microscopia eletrônica de varredura em corte transversal (à direita) de tandens bifaciais monolíticos de perovskita.Veja mais

Crédito: por Hongjiang Li, Yurui Wang, Han Gao, Mei Zhang, Renxing Lin, Pu Wu, Ke Xiao e Hairen Tan

Células solares de perovskita de haleto metálico têm atraído enorme atenção, pois suas eficiências de conversão de energia (PCEs) aumentam rapidamente de menos de 4% para mais de 25%. Melhorar ainda mais o desempenho com baixos custos adicionais é crucial para a comercialização de células solares de perovskita. Uma das rotas mais promissoras é adotar a configuração em tandem para superar o limite Shockley-Queisser de células solares de junção única.

Ao empilhar dois absorvedores com bandgap complementar, as células solares em tandem prometem PCEs mais altos do que suas contrapartes de junção única. As perovskitas são altamente desejáveis ​​para células solares em tandem. As células solares tandem totalmente de perovskita são altamente promissoras devido ao seu baixo custo, alta potência específica e flexibilidade.

Em um novo artigo publicado na eLight, uma equipe de cientistas, liderada pelo professor Hairen Tan, da Universidade de Nanjing, demonstrou as primeiras células solares bifaciais monolíticas de perovskita em tandem. Seu artigo, "Revelando o potencial de potência de saída de células solares bifaciais monolíticas de perovskita em tandem", descobriu que seu dispositivo tinha um potencial de potência de saída significativamente maior.

Tandens monolíticos de perovskita melhoraram muito para o valor recentemente certificado de 28,0%. Apesar desses avanços, outras estratégias para alcançar maior densidade de potência de saída (OPD) ainda são altamente desejadas para reduzir o custo nivelado de energia (LCOE). Outra estratégia eficaz para aumentar o OPD das células solares de perovskita é aproveitar a configuração bifacial. Ele permite um ganho significativo de OPD ao utilizar a luz que atinge a parte traseira dos dispositivos, ou seja, o albedo (a luz refletida e espalhada do ambiente).

Usando óxido condutivo transparente (TCO) como eletrodos traseiros, células solares de perovskita bifaciais podem ser construídas com base na configuração monofacial bem estabelecida. Mais importante, as células solares de perovskita bifaciais seriam mais estáveis ​​do que suas contrapartes monofaciais. A simulação numérica mostra que as células tandem bifaciais podem herdar as vantagens da arquitetura tandem e do design bifacial. Isso permitiria maior eficiência termodinâmica além de conjuntos monofaciais e células solares bifaciais de junção única.

Na presença de albedo, o design de correspondência de corrente otimizado em conjuntos monofaciais levará a uma incompatibilidade na configuração bifacial. A corrente das subcélulas inferiores será aumentada com albedo em tandens monolíticos bifaciais. Em comparação com tandems monofaciais, os eletrodos traseiros transparentes reduzirão a corrente nas subcélulas inferiores, permitindo que a luz seja transmitida sem reflexão traseira. A correspondência atual deve ser reprojetada em configurações tandem bifaciais.

A equipe de pesquisa demonstrou o projeto e a fabricação de células solares bifaciais de perovskita em tandem usando óxido condutivo transparente (TCO) como eletrodo traseiro. A engenharia bandgap da subcélula superior foi implantada para obter correspondência de corrente sob várias iluminações traseiras. O efeito do albedo nos parâmetros fotovoltaicos e na resposta espectral tem sido sistematicamente investigado. O cálculo do rendimento de energia revela maior densidade de potência de saída, utilizando a arquitetura bifacial em condições do mundo real.

Os conjuntos monolíticos bifaciais de perovskita foram demonstrados usando eletrodos traseiros transparentes. Ele permite a colheita de luz impactando a parte traseira dos tandens. Os tandens bifaciais mostraram uma melhoria de desempenho mais notável do que os tandens monofaciais. Apenas o bandgap da subcélula superior foi ajustado para alcançar a correspondência atual de tandens bifaciais com iluminação traseira, o que era válido para albedo abaixo de 40%. Para albedo acima de 40%, a densidade de corrente dos tandens está saturada. Os pesquisadores propuseram diminuir ainda mais o bandgap das subcélulas superiores ou aumentar o bandgap das subcélulas inferiores.