Australische Photovoltaik-Forscher haben eine "coole" Entdeckung gemacht: Singteilspaltung und Tandemsolarzellen - zwei innovative Möglichkeiten, Solarstrom effizienter zu erzeugen - helfen auch, die Betriebstemperaturen zu senken und die Geräte länger am Laufen zu halten.
Tandemzellen können aus einer Kombination von Silizium - dem am häufigsten verwendeten Photovoltaik-Material - und neuen Verbindungen wie Perowskit-Nanokristallen hergestellt werden, die eine größere Bandlücke als Silizium haben können und dem Gerät helfen, mehr vom Sonnenspektrum für die Energieerzeugung zu erfassen.
Die Singelspaltung ist eine Technik, die für jedes absorbierte Lichtphoton doppelt so viele elektronische Ladungsträger erzeugt wie normal. Tetracen wird in diesen Geräten verwendet, um die durch Singsinging-Spaltung erzeugte Energie in Silizium zu übertragen.
Wissenschaftler und Ingenieure auf der ganzen Welt arbeiten daran, Tandemzellen und Singstabspaltungsprozesse am besten in kommerziell nutzbare Geräte zu integrieren, die herkömmliche Siliziumsolarzellen mit einem einzigen Übergang, die häufig auf Dächern und in großen Arrays zu finden sind, übernehmen können.
Jetzt haben arbeiten der School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering und des ARC Centre of Excellence in Exciton Science, beide an der UNSW in Sydney, haben einige wichtige Vorteile sowohl für Tandemzellen als auch für die Singlerspaltung aufgezeigt.
Die Forscher zeigten, dass sowohl Silizium/Perowskit-Tandemzellen als auch Tetracen-basierte Singlerspaltzellen bei niedrigeren Temperaturen laufen als herkömmliche Siliziumbauelemente. Dies reduziert die Auswirkungen von Schäden durch Hitze auf die Geräte, verlängert ihre Lebensdauer und senkt die Kosten der von ihnen produzierten Energie.
Zum Beispiel entspricht eine Reduzierung der Betriebstemperatur des Moduls um 5-10 °C einer Jährlichen Energieproduktion von 2%-4%. Und die Lebensdauer von Geräten verdoppelt sich im Allgemeinen bei jeder Temperatursenkung um 10 ° C. Das bedeutet eine Erhöhung der Lebensdauer um 3,1 Jahre für die Tandemzellen und 4,5 Jahre für Singsinging-Spaltzellen.
Im Falle von Singsingähltspaltzellen gibt es einen weiteren praktischen Vorteil. Wenn Tetracen unweigerlich abgebaut wird, wird es für die Sonneneinstrahlung transparent, so dass die Zelle weiterhin als herkömmliches Siliziumgerät funktionieren kann, wenn auch eines, das zunächst bei einer niedrigeren Temperatur betrieben wurde und in der ersten Phase seines Lebenszyklus eine überlegene Effizienz lieferte.
Hauptautorin Dr. Jessica Yajie Jiang sagte: "Der kommerzielle Wert von Photovoltaik-Technologien kann entweder durch Erhöhung der Energieumwandlungseffizienz oder der Betriebsdauer erhöht werden. Ersteres ist der Haupttreiber für die Entwicklung von Technologien der nächsten Generation, während wenig über die potenziellen Vorteile der Lebensdauer nachgedacht wurde.
"Wir haben gezeigt, dass diese fortschrittlichen Photovoltaik-Technologien auch zusätzliche Vorteile in Bezug auf eine verbesserte Lebensdauer durch den Betrieb bei niedrigeren Temperaturen und eine höhere Widerstandsfähigkeit bei Degradation aufweisen, was ein neues Paradigma zur Bewertung des Potenzials neuer Solarenergietechnologien einführt."