Двосторонні сонячні панелі збирають світло і з вулиці, і з приміщення: як вони працюють

Експерти з Національної лабораторії відновлюваної енергії США (NREL) створили прототип двостороннього перовскітового сонячного елемента, який потенційно може давати вищий коефіцієнт енергії за нижчих загальних витрат, повідомляє сайт Electrek.co. Такі елементи вловлюють пряме сонячне світло спереду і відбите сонячне світло ззаду. В результаті згідно з дослідженням NREL, вони перевершують односторонні сонячні елементи.

"Цей перовскитовий осередок може дуже ефективно працювати з будь-якого боку", — сказав Кай Чжу, старший науковий співробітник Центру хімії та нанонауки в NREL. Він є провідним автором відповідної статті, яка нещодавно була опублікована в журналі Joule.

У минулих дослідженнях двосторонні сонячні елементи не могли конкурувати з односторонніми елементами, ефективність яких наразі становить 26%. В ідеалі двосторонній осередок повинен мати передню ефективність, близьку до найефективнішого одностороннього осередку, й аналогічну зворотну ефективність.

У своєму останньому експерименті вчені з NREL змогли створити подібний сонячний елемент, в якому ефективність обох сторін була порівнянна. Лабораторно виміряна ефективність переднього підсвічування перевищила 23%, а ефективність заднього підсвічування склала приблизно 91-93% від переднього.

Дослідники з'ясували, що шар перовскіту на передній частині комірки повинен бути досить товстим, щоб поглинати більшу частину фотонів з певної частини сонячного спектра, але занадто товстий шар перовскіту може блокувати фотони. Команді NREL також потрібно було з'ясувати ідеальну товщину заднього електрода на задній стороні елемента, щоб звести до мінімуму резистивні втрати.

Використовуючи моделювання, команда з'ясувала, що ідеальна товщина шару перовскіту становить близько 850 нанометрів. Потім вони помістили двосторонній осередок між двома сонячними симуляторами та спрямували пряме світло на передній бік, тоді як задній бік отримував відбите світло. Ефективність комірки зростала в міру збільшення відношення відбитого світла до фронтального освітлення.

Дослідницька група зазначає, що двосторонній сонячний модуль з перовскіту коштуватиме дорожче, ніж односторонній. Але вищі початкові витрати будуть компенсовані двосторонніми модулями, що генерують на 10-20% більше енергії.

Раніше Фокус розповідав, що квантові точки зроблять сонячні панелі дешевшими та ефективнішими. Унікальні властивості квантових точок дають змогу поглинати більше світла і виробляти більше електрики, але вченим потрібно вирішити низку проблем.