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NREL新突破: 鈣鈦礦電池雙面率93%

來源:KE科日光伏網(wǎng)    2023-07-27 19:34:08


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美國能源部國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室(NREL)的科學(xué)家表示,雙面鈣鈦礦太陽能電池允許陽光照射到設(shè)備的兩側(cè),有可能以較低的總體成本產(chǎn)生更高的發(fā)電量。該成果已發(fā)表在《焦耳》雜志。

雙面太陽能電池的雙重性質(zhì)使得正面能夠捕獲直射陽光,背面能夠捕獲反射陽光,從而使此類設(shè)備的性能優(yōu)于單面太陽能電池。

NREL化學(xué)與納米科學(xué)中心的高級(jí)科學(xué)家、《焦耳》雜志上發(fā)表的一篇新論文的主要作者Kai Zhu表示:“這種鈣鈦礦電池可以從任何一側(cè)非常有效地運(yùn)行。高效雙面單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池。”他來自NREL的合著者包括Qi Jiang、Rosemary Bramante、Paul Ndione、Robert Tirawat和Joseph Berry。其他合著者來自托萊多大學(xué)。

與單面電池相比,過去的雙面鈣鈦礦太陽能電池研究被認(rèn)為是不夠的,目前單面電池的效率記錄為26%。NREL研究人員指出,理想情況下,雙面電池的正面效率應(yīng)接近性能最佳的單面電池,并且背面效率應(yīng)相似。

研究人員能夠制造出兩側(cè)照明下效率接近的太陽能電池。實(shí)驗(yàn)室測(cè)量的正面照明效率達(dá)到23%以上。從背面照明來看,效率約為正面照明的91%–93%。

在構(gòu)建電池之前,研究人員依靠光學(xué)和電學(xué)模擬來確定必要的厚度。電池正面的鈣鈦礦層必須足夠厚,才能吸收太陽光譜某一部分的大部分光子,但太厚的鈣鈦礦層會(huì)阻擋光子。在電池背面,NREL團(tuán)隊(duì)必須確定后電極的理想厚度,以最大限度地減少電阻損耗。

Zhu表示,模擬指導(dǎo)了雙面電池的設(shè)計(jì),如果沒有這種幫助,研究人員將不得不通過實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)一個(gè)又一個(gè)的電池,以確定理想的厚度。他們發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦層的理想厚度約為850納米。相比之下,人的頭發(fā)大約有70,000納米。

為了評(píng)估通過雙面照明獲得的效率,研究人員將電池放置在兩個(gè)太陽模擬器之間。直射光照射在正面,而背面接收反射光。隨著反射光與正面照明的比率增加,電池的效率也隨之提高。

雖然研究人員估計(jì)雙面鈣鈦礦太陽能組件的制造成本比單面組件更高,但隨著時(shí)間的推移,雙面組件最終可能會(huì)成為更好的財(cái)務(wù)投資,因?yàn)樗鼈兛梢远喈a(chǎn)生10%–20%的電力。

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