Двусторонние солнечные панели собирают свет и с улицы, и из помещения: как они работают

Эксперты из Национальной лаборатории возобновляемой энергии США (NREL) создали прототип двустороннего перовскитового солнечного элемента, который потенциально может давать более высокий коэффициент энергии при более низких общих затратах, сообщает сайт Electrek.co. Такие элементы улавливают прямой солнечный свет спереди и отраженный солнечный свет сзади. В результате согласно исследованию NREL, они превосходят односторонние солнечные элементы.

"Эта перовскитовая ячейка может очень эффективно работать с любой стороны", — сказал Кай Чжу, старший научный сотрудник Центра химии и нанонауки в NREL. Он является ведущим автором соответствующей статьи, которая недавно была опубликована в журнале Joule.

В прошлых исследованиях двусторонние солнечные элементы не могли конкурировать с односторонними элементами, эффективность которых в настоящее время составляет 26%. В идеале двусторонняя ячейка должна иметь переднюю эффективность, близкую к наиболее эффективной односторонней ячейке, и аналогичную обратную эффективность.

В своем последнем эксперименте ученые из NREL смогли создать подобный солнечный элемент, в котором эффективность обеих сторон была сопоставима. Лабораторно измеренная эффективность передней подсветки превысила 23%, а эффективность задней подсветки составила около 91-93% от передней.

Исследователи выяснили, что слой перовскита на передней части ячейки должен быть достаточно толстым, чтобы поглощать большую часть фотонов из определенной части солнечного спектра, но слишком толстый слой перовскита может блокировать фотоны. Команде NREL также нужно было выяснить идеальную толщину заднего электрода на задней стороне элемента, чтобы свести к минимуму резистивные потери.

Используя моделирование, команда обнаружила, что идеальная толщина слоя перовскита составляет около 850 нанометров. Затем они поместили двустороннюю ячейку между двумя солнечными симуляторами и направили прямой свет на переднюю сторону, в то время как задняя сторона получала отраженный свет. Эффективность ячейки возрастала по мере увеличения отношения отраженного света к фронтальному освещению.

Исследовательская группа отмечает, что двусторонний солнечный модуль из перовскита будет стоить дороже, чем односторонний. Но более высокие первоначальные затраты будут компенсированы двусторонними модулями, генерирующими на 10-20% больше энергии.

Ранее Фокус рассказывал, что квантовые точки сделают солнечные панели дешевли и эффективнее. Уникальные свойства квантовых точек позволяют поглощать больше света и производить больше электричества, но ученым нужно решить ряд проблем.