Austrálski vedci v fotovoltike urobili "cool" objav: Jednolistové štiepenie a tandemové solárne články - dva inovatívne spôsoby, ako efektívnejšie generovať slnečnú energiu - tiež pomáhajú znižovať prevádzkové teploty a udržiavať zariadenia v prevádzke dlhšie.
Tandemové bunky môžu byť vyrobené z kombinácie kremíka - najčastejšie používaného fotovoltaického materiálu - a nových zlúčenín, ako sú perovskite nanokryštály, ktoré môžu mať väčší bandgap ako kremík a pomôcť zariadeniu zachytiť viac slnečného spektra na výrobu energie.
Singlet štiepenie je technika, ktorá produkuje dvojnásobok elektronických nosičov nábojov, ako je obvyklé pre každý fotón svetla, ktorý je absorbovaný. Tetracene sa používa v týchto zariadeniach na prenos energie generovanej jednorazovým štiepením do kremíka.
Vedci a inžinieri po celom svete pracujú na najlepšom spôsobe, ako začleniť tandemové bunky a jednoštiepne štiepne procesy do komerčne životaschopných zariadení, ktoré môžu prevziať z konvenčných kremíkových solárnych článkov s jedným spojením, ktoré sa bežne nachádzajú na strechách a vo veľkých radoch.
Teraz práca vykonaná Školou fotovoltaického a obnoviteľného energetického inžinierstva a ARC Centre of Excellence v Exciton Science, obe so sídlom v UNSW v Sydney, zdôraznila niektoré kľúčové výhody pre tandemové bunky aj jednotové štiepenie.
Výskumníci ukázali, že tandemové bunky kremíka a perovskitu a jednoštiepne štiepne bunky na báze tetracene budú bežať pri nižších teplotách ako bežné kremíkové zariadenia. Tým sa zníži vplyv poškodenia teplom na zariadenia, predĺži sa ich životnosť a znížia sa náklady na energiu, ktorú produkujú.
Napríklad zníženie prevádzkovej teploty modulu o 5-10 °C zodpovedá 2% až 4% nárastu ročnej výroby energie. A životnosť zariadení sa vo všeobecnosti zdvojnásobuje na každé zníženie teploty o 10 °C. To znamená zvýšenie životnosti o 3,1 roka pre tandemové bunky a 4,5 roka pre jednotlivé štiepne bunky.
V prípade slobodných štiepnych buniek je tu ďalšia užitočná výhoda. Keď sa tetracene nevyhnutne degraduje, stáva sa priehľadným voči slnečnému žiareniu, čo umožňuje, aby bunka pokračovala v prevádzke ako konvenčné kremíkové zariadenie, aj keď také, ktoré spočiatku fungovalo pri nižšej teplote a prinieslo vynikajúcu účinnosť počas prvej fázy svojho životného cyklu.
Vedúca autorka Dr. Jessica Yajie Jiangová uviedla: "Komerčná hodnota fotovoltaických technológií sa môže zvýšiť buď zvýšením účinnosti premeny energie alebo prevádzkovej životnosti. Prvý z týchto je hlavnou hnacou silou vývoja technológií novej generácie, zatiaľ čo sa málo uvažuje o potenciálnych výhodách životnosti.
"Ukázali sme, že tieto pokročilé fotovoltaické technológie tiež vykazujú vedľajšie výhody, pokiaľ ide o zvýšenú životnosť tým, že pracujú pri nižšej teplote a väčšej odolnosti pri degradácii, čím zavádzajú novú paradigmu na hodnotenie potenciálu nových technológií slnečnej energie."