Australske solcelleforskere har lavet en' cool' opdagelse: Singlet fission og tandem solceller - to innovative måder at generere solenergi mere effektivt på - bidrager også til at sænke driftstemperaturerne og holde enheder kørende i længere tid.
Tandemceller kan fremstilles af en kombination af silicium - det mest almindeligt anvendte solcellemateriale - og nye forbindelser som perovskit -nanokrystaller, som kan have et større båndgab end silicium og hjælpe enheden til at fange mere af solspektret til energiproduktion.
Singlet fission er i mellemtiden en teknik, der producerer det dobbelte af de elektroniske ladningsbærere end normalt for hver foton af lys, som' absorberer. Tetracen bruges i disse enheder til at overføre den energi, der genereres ved singlet fission, til silicium.
Forskere og ingeniører rundt om i verden arbejder på den bedste måde at inkorporere tandemceller og singlet fissionprocesser i kommercielt levedygtige enheder, der kan overtage fra konventionelle, enkelt krydsede silicium solceller, der almindeligvis findes på hustage og i store arrays.
Nu har arbejde udført af School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering og ARC Center of Excellence in Exciton Science, begge baseret på UNSW i Sydney, fremhævet nogle vigtige fordele for både tandemceller og singlet fission.
Forskerne viste, at både silicium/perovskit tandemceller og tetracenbaserede singlet fission celler vil køre ved lavere temperaturer end konventionelle silicium enheder. Dette vil reducere virkningen af varmeskader på enhederne, forlænge deres levetid og sænke omkostningerne ved den energi, de producerer.
For eksempel svarer en 5-10 ° C reduktion i modulets driftstemperatur til en stigning på 2% -4% i den årlige energiproduktion. Og enhedernes levetid viser sig generelt at fordobles for hver 10 ° C temperaturreduktion. Det betyder en forlængelse af levetiden på 3,1 år for tandemcellerne og 4,5 år for singlet fission celler.
I tilfælde af singlet fission celler er der' en anden praktisk fordel. Når tetracen uundgåeligt nedbrydes, bliver den gennemsigtig for solstråling, hvilket gør det muligt for cellen at fortsætte med at fungere som en konventionel siliciumindretning, omend en, der oprindeligt har fungeret ved en lavere temperatur og leveret overlegen effektivitet i den første fase af sin livscyklus.
Hovedforfatter Dr. Jessica Yajie Jiang sagde:" Den kommercielle værdi af fotovoltaiske teknologier kan øges ved enten at øge energieffektivitetskonverteringen eller den operationelle levetid. Førstnævnte er den primære drivkraft for udviklingen af næste generations teknologier, mens der ikke er tænkt lidt over de potentielle levetidsfordele.
& quot; Vi demonstrerede, at disse avancerede fotovoltaiske teknologier også viser supplerende fordele med hensyn til øget levetid ved at operere ved lavere temperatur og mere modstandsdygtighed under nedbrydning, introducere et nyt paradigme til at evaluere potentialet ved nye solenergiteknologier."