电池新技术为新一代太阳能技术发展引入新范式

2021-06-09 16:22:21

据美国《每日科学》网站10日报道,澳大利亚新南威尔士大学光伏和可再生能源工程学院和激子科学卓越中心的研究人员最近发现:利用单线态裂变和串联太阳能电池两种方法可更高效产生太阳能,同时有助于降低运行温度,延长设备使用寿命,为新一代太阳能技术发展引入新范式。

串联电池可以由硅和钙钛矿纳米晶等新化合物组合而成,钙钛矿型纳米晶具有比硅更大的带隙,有助于设备捕获更多的太阳光谱而用于发电。

传统太阳能电池的最佳方案是每个光子产生一个电子作为电能的载体。而单线态裂变技术下产生的电子是传统情况下的两倍,即一个光子激发两个电子。实现单线态裂变的设备中有并四苯,它可将单线态裂变产生的能量转移到硅中。

世界各地的科学家和工程师正在努力寻找最佳方法,将串联电池和单线态裂变过程整合到商用的太阳能设备中,以取代屋顶和大规模阵列中常见的传统单结硅太阳能电池。

此次,研究人员的工作中突出了串联电池和单线态裂变的一些关键优势。研究人员表明,硅/钙钛矿串联电池和基于并四苯的单线态裂变电池与传统硅器件相比,都能在更低的温度下运行。这将减少热量损耗对设备的影响,延长设备的使用寿命,降低设备生产的能源成本。

例如,模块工作温度降低5℃—10℃,相当于每年发电量增加2%—4%。通常发现,温度每降低10℃,器件的寿命就会翻一番。这意味着串联电池的寿命增加了3.1年,单线态裂变电池的寿命增加了4.5年。

此外,单线态裂变电池还有另一个好处。当并四苯不可避免地降解时,它会对太阳辐射变透明,使电池继续发挥传统硅器件的功能。

这项研究成果主要作者杰西卡·亚捷博士说:“光伏技术商业价值可以通过提高能源转换效率或延长运行寿命来实现。前者是下一代技术发展的主要驱动力,而(此前)人们几乎没有考虑后者,即潜在的寿命优势。”

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