钙钛矿太阳能电池在20度倾斜时达到90%的双面性和26%的效率

文摘   2024-12-30 14:33   山东  

研究人员已经证明,双面钙钛矿太阳能电池在倾斜20度角时可以实现90%的双面性,同时功率转换效率可提高2%,达到26%的转换效率。
可以吸收更多阳光的下一代太阳能电池正在被世界各地的实验室研究。(代表性图片)

印度理工学院孟买分校(Indian Institute of Technology Bombay)的研究人员的一项研究探索了双面钙钛矿太阳能电池的最佳反照率和倾斜角。他们发现,0.5的背面反照率与20度的倾斜角相结合可提供最高效率。

朗伯反射和反照率是提高性能的关键

双面钙钛矿太阳能电池(Bi-PSC)因其在提高发电潜力、适合集成到建筑结构中以及在多结光伏系统中的应用而受到光伏(PV)界的广泛关注。

据主要作者Paul Ananta称,这项新研究探索了高效双面钙钛矿太阳能电池的制造,并通过各种表征技术检查了它们的独特特性,包括倾斜角度调整和底部反照率照明的朗伯反射效应。

科学家们确定由氧化铟锌(IZO)制成的透明背接触是其双面太阳能电池的核心组件。他们强调了其出色的导电性、高流动性和最佳透明度。该设备从正面照明时的有效面积为 0.175 cm²,从后面照亮时的有效面积为 0.14 cm²。

该电池具有透明的氟掺杂氧化锡(FTO)衬底、由氧化锡(SnO₂)制成的电子传输层(ETL)、钙钛矿吸收层、由Spiro-OMeTAD和氧化钼(MoOₓ)组成的空穴传输层(HTL)以及氧化铟锌(IZO)层。

该参比器件在正面标准光照(1 Sun AM1.5G)下实现了17.46%的最大功率转换效率,在倾斜角变化中观察到地面朗伯反射的显著影响,当倾斜角达到20度时,效率从17.46%提高到 18.82%。研究人员还发现,在20度倾斜角度下,将背面反照率增加到0.5太阳会导致最大效率为26%,双面系数为89.3%。

SCAPS-1D 仿真证实了实验结果

0.5太阳反照率和20度倾斜角的协同效应导致双面钙钛矿太阳能电池的效率为26.46%。SCAPS-1D仿真还用于验证实验性朗伯反射效应。研究人员还发现,这些器件表现出内在的自封装和化学耐久性。此外,该研究预测,在不久的将来,具有成本效益和高效的双面钙钛矿太阳能电池将成为单结和叠层配置发电的领先光伏技术。

钙钛矿太阳能电池由Tsutomu Miyasaka于2009年开发,标志着光伏领域的突破,为传统太阳能技术提供了有前途的替代方案。现在,全球领先的研究实验室正在探索这些可以吸收更广泛光谱阳光的下一代器件。

此外,钙钛矿-硅叠层太阳能电池等创新通过融合钙钛矿和晶体硅的优势来增强该技术,从而能够捕获更广光谱的阳光并提高整体效率。

(消息来源:interestingengineering.com)


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