المصدر: solliance.eu
من اليسار إلى اليمين: Yifeng Zhao (TU-Delft) و Mehrdad Najafi (TNO) و Valerio Zardetto (TNO) و Dong Zhang (TNO) (تصوير نيلز فان لون)
أيندهوفن ، 26 سبتمبر 2022 - تضافرت جهود كل من TNO و TU Eindhoven و imec و TU Delft ، الشركاء في Solliance ، لزيادة كفاءة تحويل الخلايا الشمسية الترادفية إلى ما هو أبعد من حدود الوحدات الكهروضوئية التجارية (PV) الحالية. للمرة الأولى ، تمر الأجهزة الترادفية المكونة من أربعة أطراف من البيروفسكايت / السيليكون المزودة بخلايا علوية معتمدة حاجزًا بنسبة 30 بالمائة. تتيح هذه الكفاءة العالية مزيدًا من الطاقة لكل متر مربع وتكلفة أقل لكل كيلو وات ساعة. تم تقديم النتيجة خلال المؤتمر العالمي الثامن حول تحويل الطاقة الكهروضوئية (WCPEC -8) في ميلانو وتم تحقيقها من خلال الجمع بين الخلايا الشمسية البيروفسكايت الناشئة وتقنيات الخلايا الشمسية التقليدية المصنوعة من السيليكون. تم اعتماد خلية البيروفسكايت التي تتميز بجهات اتصال شفافة وهي جزء من المكدس الترادفي بشكل مستقل.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن تحقيق كثافة طاقة عالية سيخلق المزيد من الفرص لدمج هذه الخلايا الشمسية في عناصر البناء والبناء ، بحيث يمكن تغطية المزيد من مساحة السطح الحالية بالوحدات الكهروضوئية. لذلك فإن كسر حاجز 30 في المائة يعد خطوة كبيرة في تسريع انتقال الطاقة وتحسين أمن الطاقة من خلال تقليل الاعتماد على الوقود الأحفوري.
أفضل ما في العالمين
يمكن أن تصل الأجهزة الترادفية إلى كفاءات أعلى من الخلايا الشمسية أحادية الوصلة بسبب الاستخدام الأفضل للطيف الشمسي. تجمع الترادفات الناشئة حاليًا بين تقنية السيليكون التجارية للجهاز السفلي مع تقنية البيروفسكايت: وتتميز الأخيرة بتحويل عالي الكفاءة للأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي وشفافية ممتازة إلى ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة. في الأجهزة الترادفية ذات الأربعة أطراف (4T) ، تعمل الخلايا العلوية والسفلية بشكل مستقل عن بعضها البعض مما يجعل من الممكن تطبيق خلايا سفلية مختلفة في هذا النوع من الأجهزة. يمكن تنفيذ تقنية PERC التجارية بالإضافة إلى التقنيات المتميزة مثل غير المتجانسة أو TOPCon أو تقنية الأغشية الرقيقة مثل CIGS في جهاز ترادفي 4T مع أي تعديلات بالكاد على الخلايا الشمسية. علاوة على ذلك ، فإن البنية ذات الأربعة أطراف تجعلها مباشرة إلى الأمام لتنفيذ ترادفات ثنائية الاتجاه لزيادة إنتاجية الطاقة.
نجح باحثون من هولندا وبلجيكا في تحسين كفاءة خلايا البيروفسكايت شبه الشفافة بنسبة تصل إلى 19.7 في المائة بمساحة 3 × 3 مم 2 وفقًا لشهادة ESTI (إيطاليا). "يتميز هذا النوع من الخلايا الشمسية بوصلة خلفية شفافة للغاية تتيح وصول أكثر من 93 في المائة من ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة إلى الجهاز السفلي. وقد تم تحقيق هذا الأداء من خلال تحسين جميع طبقات خلايا البيروفسكايت الشمسية شبه الشفافة باستخدام عمليات المحاكاة البصرية والكهربائية المتقدمة كدليل للعمل التجريبي في المختبر ". يقول الدكتور مهرداد نجفي من TNO. "جهاز السيليكون عبارة عن خلية شمسية غير متجانسة بعرض 20 × 20- مم 2 تتميز بتخميل سطح محسن وأكاسيد موصلة شفافة وملامسات أمامية مطلية بالنحاس لاستخراج ناقل حديث" يقول Yifeng Zhao طالب دكتوراه في TU Delft ، الذي تمت مراجعة نتائجه مؤخرًا. يساهم جهاز السيليكون المكدس بصريًا تحت البيروفسكايت بنسبة 10.4 بالمائة من نقاط الكفاءة في إجمالي تحويل الطاقة الشمسية.
مجتمعة ، 30.1 بالمائة هي كفاءة التحويل لهذه الأجهزة الترادفية 4T غير المطابقة للمنطقة والتي تعمل بشكل مستقل. يتم قياس أفضل كفاءة في العالم وفقًا للإجراءات المقبولة عمومًا.
مستقبل أربع وحدات طاقة طرفية ترادفية
هذا ليس كل شيء ، فإن الجمع بين خلية البيروفسكايت شديدة الشفافية والتقنيات الأخرى القائمة على السيليكون مثل الاتصال الخلفي (التفاف معدني من خلال خلايا الاتصال الخلفية المتشابكة) وخلايا TOPCon الشمسية قد وفرت أيضًا كفاءة تحويل تقترب من 30 بالمائة. يوضح هذا إمكانات خلايا البيروفسكايت الشمسية شديدة الشفافية ومرونتها في الاندماج مع التقنيات التي تم تسويقها بالفعل.
تعد أفضل الكفاءات العالمية التي تم الحصول عليها من خلال العديد من التقنيات الحالية علامة فارقة أخرى نحو النشر الصناعي. "نحن نعرف الآن المكونات ويمكننا التحكم في الطبقات المطلوبة للوصول إلى كفاءة تزيد عن 30 بالمائة. بمجرد دمجها مع خبرة قابلية التوسع والمعرفة التي تم جمعها في السنوات الماضية لجلب المواد والعمليات إلى منطقة كبيرة ، يمكننا التركيز مع الشركاء الصناعيين لجلب هذه التكنولوجيا بكفاءات تتجاوز 30 في المائة في الإنتاج الضخم "يقول البروفيسور جيانلوكا كوليتي ، مدير البرنامج Tandem PV Technology والتطبيق في TNO.
