Cèl·lules solars de perovskita de doble cara, la propera sortida d'inversió?
Jul 26, 2023
Com a representant de la tercera generació de bateries de pel·lícula fina sense silici, les bateries de perovskita han cridat molta atenció des del seu naixement. Els fabricants fotovoltaics, els mercats de capitals i els grups d'R+D tenen grans expectatives per a les cèl·lules solars de perovskita.
En comparació amb les cèl·lules solars de silici cristal·lí comunes del mercat, les cèl·lules solars de perovskita tenen més de 10 vegades la capacitat d'absorció de llum del silici cristal·lí, i l'eficiència de conversió millora constantment. També són relativament lleugers i prims, amb escenaris d'aplicació rics i costos de fabricació de materials relativament baixos. El desavantatge és que l'estabilitat és relativament pobre i la vida útil és relativament curta.
No obstant això, les innovacions i millores tecnològiques al voltant de la perovskita estan constantment avançant. Alguns se centren en la barreja de perovskita i silici cristal·lí per formar energia solar apilada. També hi ha equips de recerca que han desenvolupat cèl·lules de perovskita de doble cara per tal de millorar l'eficiència.
Fa uns dies, un equip d'investigació del Laboratori Nacional d'Energies Renovables (NREL) del Departament d'Energia dels EUA va afirmar que les seves cèl·lules solars de perovskita de doble cara acabades de desenvolupar van aconseguir un 91 per cent d'instal·lacions del -93 per cent.
Segons l'estudi experimental, les cèl·lules de perovskita de doble cara tenen el potencial de produir un 20 per cent més d'electricitat que les cèl·lules de perovskita d'una sola cara.
L'estudi, titulat "Cèl·lules solars de perovskita bifacial d'una unió única d'alta eficiència", es va publicar a la revista Joule.
01
La recepció de la llum reflectida a la part posterior està a prop de l'eficiència frontal
L'anomenada cèl·lula solar de perovskita de doble cara, com el seu nom indica, significa que ambdues cares poden captar la llum solar per generar electricitat, i la llum solar captada a la part posterior prové principalment de la llum reflectida a sota del mòdul.
Es reduirà molt l'eficiència absorbint la llum reflectida?
L'eficiència de les cèl·lules solars d'una sola cara ha assolit un màxim històric del 26 per cent. Aquesta vegada, NREL va afirmar que l'eficiència del revers és del 91-93 per cent de la del frontal i que l'eficiència del revers pot arribar al voltant del 24 per cent. L'efecte segueix sent molt bo.
Els investigadors diuen que han dissenyat una cèl·lula solar de perovskita de doble cara amb un gruix modificat que aconsegueix eficiències molt properes amb il·luminació de doble cara. Van utilitzar simulacions òptiques i elèctriques per determinar el gruix necessari per a la bateria.
Per absorbir la majoria dels fotons en determinades parts de l'espectre solar, la capa de perovskita a la part frontal de la cèl·lula solar bifacial ha de ser prou gruixuda, però no tan gruixuda que bloquegi els fotons. L'equip també va determinar el gruix ideal de l'elèctrode posterior per minimitzar les pèrdues resistives.
Guiat pels valors simulats, l'equip d'investigació va dissenyar cèl·lules bifacials amb un gruix precís de 850 nanòmetres. Això és molt inferior al gruix del cabell humà, que és d'uns 70,000 nanòmetres de gruix.
Els investigadors van col·locar la cèl·lula entre dos simuladors solars per avaluar l'eficiència aconseguida per la il·luminació a doble cara. La llum directa s'adreça al davant, mentre que la part posterior rep la llum reflectida. L'eficiència de les cèl·lules de perovskita augmenta a mesura que augmenta la relació entre la llum reflectida i la llum frontal.
02
Les perovskites de doble cara són més econòmiques
NREL diu que l'objectiu de les cèl·lules perovskites bifacials és aconseguir eficiències frontals a la par de les eficiències d'un sol costat, que s'han publicat per a una varietat de cèl·lules comercials, com ara el 28,6 per cent per a Oxford PV, mentre que les eficiències de la part posterior són molt properes. a aquests nivells. A les cel·les de prova, l'eficiència de conversió de la part frontal era del 23 per cent i l'eficiència de la conversió de la part posterior era del 91-93 per cent de l'eficiència de la part frontal.
"Aquesta cèl·lula de perovskita pot funcionar de manera molt eficient a banda i banda", va dir Kai Zhu, científic sènior del Centre de Química i Nanociència de NREL.
Va afegir que, tot i que el cost de producció és superior al de les cèl·lules d'una sola cara, a la llarga, la generació d'energia de les perovskites de doble cara pot ser un 10-20 per cent més gran que la de les cèl·lules d'una sola cara, demostrant que el doble. -les perovskites laterals són més econòmiques.
La investigació NREL, finançada per l'Oficina de Tecnologies d'Energia Solar del Departament d'Energia dels EUA, es troba actualment en una fase hipotètica.
Actualment, les cèl·lules de perovskita d'una sola cara encara no estan en producció en massa, i molt menys les cèl·lules bifacials. La indústria creu que les perovskites poden entrar al mercat solar fotovoltaic, començant pels terrats i projectes a petita escala. En aquests projectes, l'alta eficiència és més crítica que el cost d'instal·lació, i això requereix, en primer lloc, la innovació de la tecnologia miofascial. Ara mateix, aquesta és una de les principals preocupacions per a aquells que busquen portar aquesta tecnologia al mercat.
Tanmateix, l'energia solar de doble cara és una direcció que la comunitat de recerca científica està explorant constantment.
Anteriorment, el Centre d'Investigació Energètica dels Països Baixos (ECN) va anunciar que ha desenvolupat amb èxit una cèl·lula solar de perovskita en tàndem de doble cara amb una eficiència de fins a un 30,2 per cent, que és un terç superior a l'eficiència de les cèl·lules solars convencionals (al voltant d'un 20 per cent). -22 per cent).
La cèl·lula adopta tecnologia de pel·lícula fina de perovskita, tecnologia de silici cristal·lí i tecnologia de silici de doble cara. A més d'absorbir la llum solar a la part frontal per generar electricitat, la part posterior també pot rebre llum dispersa i llum reflectida de l'entorn per generar electricitat. Per tant, té una eficiència integral de generació d'energia més alta. Va superar amb èxit el límit de les cèl·lules solars d'una sola cara i va aconseguir una alta eficiència de conversió fotoelèctrica del 30,2 per cent.
A la Xina, ja hi ha casos d'ús per a l'energia solar de silici cristal·lí bifacial. El projecte fotovoltaic "complementari sal-solar" d'1 milió de quilowatts de Huadian Tianjin Haijing utilitza energia solar de doble cara. La central elèctrica "complementària de llum de sal" ha afegit un disseny de generació d'energia de doble cara. No només la part superior del panell fotovoltaic pot convertir directament l'energia elèctrica, sinó que la part posterior també pot absorbir la llum solar reflectida a la superfície de l'aigua, cosa que pot augmentar l'eficiència de generació d'energia de la central fotovoltaica en un 5 per cent -7 per cent.
