Teoretska efikasnost od 63,2 posto, proboj za treću generaciju fotonaponskih ćelija!

Šokantno! Nove solarne ćelije srednjeg opsega (IBSC) mogu postići teorijsku efikasnost od 63,2 posto, tri puta više od običnih solarnih ćelija (sa efikasnošću u regiji od 20 posto)! Revolucionarno otkriće međunarodnog istraživačkog tima koje bi moglo revolucionirati solarnu industriju! Korisnici interneta uzvikuju: Da li će IBSC koncept dionica uskoro pokrenuti bum?

Novi miljenik treće generacije solarne tehnologije

Solarne ćelije kristalnog silicija predstavljaju prvu generaciju solarnih ćelija, uključujući monokristalne, polikristalne i amorfne silicijumske solarne ćelije. Ove ćelije se već široko koriste u komercijalnim i stambenim aplikacijama i čine 90 posto globalnog tržišta fotonaponskih uređaja. Međutim, njihova efikasnost konverzije energije iznosi samo 15-25 posto, a troškovi proizvodnje su visoki.

Druga generacija tankoslojnih solarnih ćelija izrađuje se na staklenim podlogama, a iako su materijali i troškovi proizvodnje niži, njihova efikasnost konverzije energije iznosi samo 6-10 posto.

Treća generacija solarnih ćelija ima za cilj povećanje efikasnosti konverzije energije, smanjenje troškova i olakšavanje aplikacija. Poznate su kao nove solarne ćelije i uključuju anorganske i organske tankoslojne solarne ćelije, solarne ćelije osetljive na boje i kvantne tačke, i halkogenidne solarne ćelije. Uprkos relativno kratkom vremenu razvoja ovih ćelija, one imaju veliki potencijal za razvoj zbog svoje visoke teorijske efikasnosti konverzije energije i relativno niskih troškova proizvodnje.

Među njima, srednjepojasna solarna ćelija (IBSC) je upečatljiv novi koncept za poboljšanje globalne efikasnosti solarnih ćelija. Sa teoretskom efikasnošću konverzije energije do 63,2 posto, to je novi miljenik treće generacije solarne tehnologije i sve ga više favorizira industrija.

Ovo povećanje efikasnosti konverzije energije ćelije postiže se uvođenjem uskog energetskog pojasa sa malom gustinom energetskih stanja u zabranjeni pojas poluprovodnika. Uvođenje ovog uskog energetskog pojasa omogućava povećanu apsorpciju podpojasnih razmaka uz održavanje konstantnog napona otvorenog kola. Sa ovim poboljšanjem, solarna ćelija apsorbuje većinu vidljive svjetlosti uz dio infracrvene svjetlosti, čime se povećava izlazna struja i efikasnost konverzije energije ćelije.

Slika 1. Dijagram energetskog pojasa ćelije: konvencionalne solarne ćelije imaju samo provodni pojas CB i valentni pojas VB, ali solarne ćelije srednjeg pojasa također uvode srednji pojas (IB) kako bi se povećala apsorpcija sunčeve svjetlosti

Unatoč visokoj teorijskoj efikasnosti konverzije energije međupojasne solarne ćelije (IBSC), njezine performanse nisu tako visoke kao što se očekivalo zbog inherentne prirode visokog spoja (spojivanje elektrona i rupa u međupojasu) i uništavanja poluvodičke rešetke , pri čemu je efikasnost konverzije energije niža od teorijske vrijednosti ili čak niža od efikasnosti tipične ćelije. U isto vrijeme, ćelija je vrlo skupa za proizvodnju. Osim toga, IBSC imaju kratak vijek trajanja i mogu se koristiti samo na niskim temperaturama, što uvelike ograničava njihovu masovnu proizvodnju i primjenu.

Naučnici sa Imperial Collegea u Velikoj Britaniji i Univerziteta Novog Južnog Walesa (UNSW) u Australiji nedavno su najavili razvoj nove solarne ćelije srednjeg pojasa (IBSC) i objavili svoje najnovije istraživanje u časopisu RRL Solar. Novi dizajn predstavlja veliki napredak u polju međuprostornih solarnih ćelija. Prema izvještaju, novi IBSC koristi novu arhitekturu solarnih ćelija i uvodi jedinstvenu optičku strukturu koja efektivno koristi više fotona u solarnom spektru kako bi povećala fotonaponsku efikasnost ćelije. Objavljivanje ovog istraživanja također označava važan korak naprijed u području srednjepojasnih solarnih ćelija, za koje se očekuje da će promovirati komercijalnu primjenu solarnih ćelija srednjeg pojasa.

Prema istraživačima, novodizajnirana solarna ćelija srednjeg opsega (IBSC) uvodi novu arhitekturu solarne ćelije koja uključuje 'ratchet band' (RB), čiji se energetski pojas može vidjeti na slici 1. Rad na sobnoj temperaturi je moguć. Ovaj proboj će pružiti važnu osnovu za budući razvoj IBSC ćelija i predstavlja glavnu prekretnicu u oblasti solarnih ćelija srednjeg opsega.

Još 2020. godine, dva španska istraživača su izjavila: "Vjerujemo da će, kada se razviju efikasni IBSC-ovi, naučna zajednica uložiti više napora u optimizaciju performansi ovih uređaja. Vjerujemo da kada se IBSC-i pokažu kao vrlo efikasni i potencijalno skupi efektivno, zavisno od tržišnog segmenta, industrija će pokazati veliko interesovanje." Sada kada se razvijaju visokoefikasni IBSC-ovi, ovo bi moglo biti velika promena za fotonaponsku industriju kada se više kompanija uključi u razvoj i masovnu proizvodnju.