Yeni Güneş Pili Kaydı – Yeni Güneş Pili Kaydı

İngilizce sürüme geç

Tandemde daha yüksek verimlilik – yeni güneş hücresi kaydı

Fotovoltaik araştırmalar, güneş pillerinin verimliliğini daha da arttırmak için yeniden üretilmektedir. Tandem fotovoltaikler, ışığı elektrik enerjisine dönüştürürken güneş spektrumunu daha da verimli bir şekilde kullanmak için güçlü güneş hücresi malzemelerinin farklı kombinasyonlarda birleştirildiği giderek daha fazla odaklanmaktadır. Fraunhofer Ise şu anda yüzde 25,9 verimliliğe sahiptir ve doğrudan silikon üzerinde yetiştirilen III-V/SI tandemsolar hücre için yeni bir rekor. Bu ilk olarak ucuz bir silikon substrat üzerinde üretildi – tandem fotovoltaikler için ekonomik çözümlere giderken önemli bir kilometre taşı.

 

 

Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü ISE, farklı dalga boylarındaki güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için üst üste iki veya üç alt hücrenin yerleştirildiği çoklu güneş pilleri üzerinde uzun yıllardır çalışmaktadır. Silikon, spektrumun kızılötesi kısmı için bir emici olarak uygundur ve üzerine birkaç mikrometre kalınlığındaki III-V yarı iletken katmanları uygulanır. Bunlar, ultraviyole, görünür ve ultraviyole dönüştüren periyodik tablonun III ve V gruplarından malzemelerdir. yakın kızılötesi ışığı daha verimli bir şekilde elektriğe dönüştürün. Saf III-V yarı iletken güneş pilleri halihazırda uzayda ve yoğunlaştırıcı fotovoltaiklerde kullanılmaktadır. En düşük alt hücre olarak silikonla birlikte daha uygun maliyetli süreçler aracılığıyla tandem teknolojisinin gelecekte geniş fotovoltaikler için de erişilebilir hale getirilmesi gerekiyor. Ancak o zamana kadar kat edilmesi gereken daha uzun bir yol var.

Doğrudan silikon üzerinde büyütülen III-V/Si tandem güneş pilleri için yüzde 25,9

III V ve silikon güneş hücrelerinin kombinasyonlarını oluşturmak için farklı yaklaşımlar vardır. 2019'dan bu yana, Fraunhofer, III-V yarı iletken katmanlarının bir galyum arsenit substratından silikona aktarıldığı, tabakalar bir gofef bağı ile bağlandığı bir tandem güneş pili için yüzde 34,1'lik bir verimlilik (yüzde 34,5). Bu teknoloji verimli ama pahalı. Bu nedenle, Fraunhofer Ise, III-V katmanlarının bir silikon güneş pili üzerinde ayrıldığı veya epitaksed olduğu yıllardır daha doğrudan üretim süreçleri üzerinde çalışmaktadır. Tüm katmanların yüksek kristal kalitesini elde etmek çok önemlidir – büyük bir zorluk. Doğrudan silikyum üzerinde büyüyen böyle bir III-V/Si tandemsolar hücre için yeni bir dünya rekoru verimliliği elde edilmiştir. Fraunhofer Ise bilim adamı Markus Feifel kısa süre önce başarısını, birçok konferans gibi şu anda çevrimiçi olarak gerçekleşen ve Hibrid Tandemsolar Cells kategorisinde öğrenci ödülüyle onurlandırılan 47. IEEE Fotovoltaik Uzmanlar Konferansı'nda sundu. "Dışarıdan, hücrenin karmaşık iç yapısı görünür değildir, çünkü tüm emiciler daha fazla kristal katmanlarla bağlanır ve elektriksel olarak birbirine bağlıdır," çalışmasının sonucunu bir yıldan daha kısa bir sürede yüzde 24.3'ten yüzde 25,9'a çıkarabilen genç güneş pili araştırmacını açıklar. "Bu başarı, birden fazla hücre içinde tek bir ince tabaka değiştirerek başarılı oldu." "Hücrelerimizin dikkatli bir analizi, bu tabakanın güç hattı için bir bariyere yol açtığını gösterdi."

Fraunhofer araştırmacıları, TU Ilmenau, Philipps Univ ile birlikte 2007'den bu yana teknolojiyi küçük adımlarla geliştiriyorlar. Marburg ve Aixtron firması tarafından özel epitaksi sistemleri kurularak yapının her katmanı incelendi. Bu gelişmeler Federal Araştırma Bakanlığı BMBF tarafından “III-V-Si” ve “MehrSi” projeleri kapsamında finanse edildi. Yeni tandem güneş pilinin öne çıkan özelliği, III-V katmanlarının daha önce olduğu gibi kimyasal-mekanik olarak parlatılmış bir alt tabaka üzerinde değil, kristalin basit bir işlemle kesilmesinden sonra sadece kullanılarak silikon levha üzerinde büyütülmesidir. ucuz taşlama ve dağlama işlemleri uygulandı. Danimarkalı Topsil şirketi, Avrupa "SiTaSol" projesinin bir parçası olarak bu silikon plakaları geliştirerek yeni çok bağlantılı güneş pillerinin ekonomik üretimine yönelik önemli bir adım attı. Gelecekte amaç, tandem fotovoltaiklerin enerji dönüşümü için gerekli olan fotovoltaiklere önemli bir katkı sağlaması amacıyla verimliliği daha da artırmak ve katmanları daha hızlı, daha yüksek verimle ve dolayısıyla daha uygun maliyetli bir şekilde biriktirmek olacaktır. genişleme sağlanabilir.

Enerji geçişi için temel teknoloji

Güneş hücrelerinden gelen elektrik, bugün dünyanın birçok yerinde en ucuz enerji üretimi biçimidir. Fotovoltaik – araştırma başkanı Prof. Dr. Stefan Glunz, "Avrupa fotovoltaik araştırması, enerji geçişi için bu kilit teknolojinin verimliliğini daha da geliştirmek için çok sayıda kavram var." Dedi. »Sadece silikon güneş hücrelerinin üretimini daha da sürdürülebilir ve daha ucuz hale getirmek için değil, aynı zamanda diğer yarı iletken malzemelerle bağlantılı olarak kanıtlanmış silikonun daha da yüksek verimliliğe yol açması için yeni bir çığır açıyoruz. Tandem fotovoltaiklerle başarılı oluyoruz. «Tandem fotovoltaik sadece elektrik üretiminin geleceğine yol açmakla kalmaz, aynı zamanda bu güneş hücreleri – daha yüksek voltajlarından dolayı – elektroliz için de idealdir, suyun hidrojen ve oksijene doğrudan parçalanmasıdır. Bu teknoloji aynı zamanda bir enerji depolama ve enerji geçişi için önemli yapı taşı olarak hidrojenin çıkarılmasına katkıda bulunur.

 

 

AM 1.5g spektral koşullar altında III-V/Si çok bağlantılı güneş pilinin katman yapısı, kuantum verimliliği ve IV özellikleri

Tandemde daha yüksek verimlilik – yeni güneş hücresi kaydı

Fotovoltaik araştırmaları, güneş hücrelerinin verimliliğini sürekli artırmak için çok çalışmaktadır. Giderek daha fazla odak noktası, ışığı elektrik enerjisine dönüştürmek için güneş spektrumunu daha da verimli bir şekilde kullanmak için yüksek performanslı güneş hücresi malzemelerinin çeşitli kombinasyonlarda birlikte olduğu tandem fotovoltaiklerdir. Fraunhofer Ise şimdi doğrudan silikon üzerinde yetiştirilen bir III-V/SI tandem güneş pili için yüzde 25,9'luk yeni bir rekor verimliliği bildiriyor. İlk kez, bu düşük maliyetli bir silikon substrat üzerinde üretildi – tandem fotovoltaikler için ekonomik çözümler yolunda önemli bir kilometre taşı.

 

 

Fraunhofer Güneş Enerjisi Sistemleri Enstitüsü ISE, farklı dalga boylarındaki güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için iki veya üç kısmi hücrenin üst üste yerleştirildiği çok eklemli güneş pilleri üzerinde uzun yıllardır çalışmaktadır. Silikon, spektrumun kızılötesi kısmı için bir emici olarak uygundur ve ultraviyole, görünür ve yakın kızılötesi ışığı daha verimli bir şekilde üzerinde biriken elektriğe dönüştüren, periyodik tablonun III ve V gruplarından malzemeler olan III-V yarı iletken katmanları için uygundur. üstüne. Saf III-V yarı iletken güneş pilleri halihazırda uzayda ve yoğunlaştırıcı fotovoltaiklerde kullanılmaktadır. En düşük alt hücre olarak silikonla birlikte daha uygun maliyetli süreçler aracılığıyla tandem teknolojisinin gelecekte geniş tabanlı fotovoltaikler için erişilebilir hale getirilmesi planlanıyor. Ancak o zamana kadar kat edilmesi gereken daha uzun bir yol var.

Doğrudan silikon üzerinde büyütülen III-V/Si tandem güneş pilleri için yüzde 25,9

III-V ve silikon güneş hücrelerinin kombinasyonlarını üretmek için farklı yaklaşımlar vardır. Örneğin, 2019'dan bu yana, Fraunhofer Ise, III-V yarı iletken katmanlarının bir galyum arsenit substratından silikona aktarıldığı, bu şekilde konan bir gaga bağı ile bağlanan bir galyum arsenit substratından silikona aktarıldığı yüzde 34,1 verimlilik (şu anda yüzde 34,5) dünya rekorunu elinde tuttu. Bu teknoloji verimli ama pahalı. Bu nedenle, Fraunhofer Ise uzun yıllardır III-V katmanlarının bir silikon güneş pili üzerine depozit veya epitaksi olduğu daha doğrudan üretim süreçleri üzerinde çalışıyor. Burada, tüm katmanların yüksek kristal kalitesini korumak çok önemlidir – büyük bir zorluk. Doğrudan silikon üzerinde yetiştirilen böyle bir III-V/Si tandem güneş pili için yüzde 25,9'luk yeni bir dünya rekoru verimliliği elde edildi. Fraunhofer ISE bilim adamı Markus Feifel yakın zamanda başarısını, şu anda birçok konferans gibi ve kategori hibrid tandem güneş hücrelerinde öğrenci ödülü ile onurlandırılan 47. IEEE Fotovoltaik Uzmanlar Konferansı'nda sunabildi. “Dışarıdan, hücrenin karmaşık iç yapısı görünür değildir, çünkü tüm emiciler birbirine ek kristal katmanlar ve elektriksel olarak kablolu ile bağlanır” diye açıklıyor genç güneş pili araştırmalarını bir yıldan daha kısa bir sürede yüzde 25,9. “Bu başarı, çoklu hücredeki tek bir ince tabakanın değiştirilmesiyle elde edildi” diye devam ediyor. "Hücrelerimizin dikkatli bir analizi, bu katmanın güç hattına bir engel oluşturduğunu ortaya koydu."

Küçük adımlarda, Fraunhofer araştırmacıları, Ilmenau Teknik Üniversitesi, Philipps Univ ile işbirliği içinde teknolojiyi daha da geliştiriyorlar. Marburg ve Aixtron şirketi, özel epitaks ekipmanı kurup yapının her katmanını inceliyor. Tez gelişmeleri “III-V-SI” ve “Mehrsi” projelerinin bir parçası olarak Alman Federal Eğitim ve Araştırma Bakanlığı (BMBF) tarafından finanse edildi. Yeni tandem güneş hücresinin özel bir vurgu, III-V katmanlarının daha önce olduğu gibi kimyasal olarak parlatılmış bir substrat üzerinde büyütülmemesidir, ancak kristali kestikten sonra basit bir işlemde sadece ucuz öğütme ve basit bir işlemde tedavi edilen bir silikon gofret üzerinde büyütülmesidir. Gravür işlemleri. Avrupa “Sitasol” projesi içinde, Danimarka şirketi Topsil Tez silikon gofretler geliştirmiş ve böylece yeni çoklu işlevli güneş pillerinin ekonomik üretimine yönelik önemli adımlarla fark edilmiştir. Gelecekte, amaç verimliliği daha da tetiklemek ve bu nedenle katmanların birikmesini daha hızlı, yüksek yükseklikte ve dolayısıyla daha maliyetli olarak gerçekleştirmek olacaktır. Enerji geri dönüşü için gerekli.

Enerji sistemi dönüşümü için anahtar teknoloji

Bugün dünyanın birçok yerinde, güneş pillerinden gelen elektrik, enerji üretiminin en ucuz şeklidir. Photovoltaics Araştırma Bölümü başkanı Prof. Dr. Stefan Glunz, “Avrupa fotovoltaik araştırması, enerji geri dönüşü için bu kilit teknolojinin verimliliğini daha da geliştirmek için çok sayıda kavram üzerinde çalışıyor” diyor. “Sadece silikon güneş hücrelerinin üretimini daha da sürdürülebilir ve uygun maliyetli hale getirmek için değil, aynı zamanda kanıtlanmış silikonları yüksek verimliliklerle birlikte diğer yarı iletken malzemelerle birlikte yönlendirmek için bu kadar yeni bir zemini kırıyoruz. Bu, – fotovoltiklerle – , hidrojen üretimine ve önemli bir bina için hidrojen üretimine katkıda bulunuyor.

 

 

AM 1.5g spektral koşullar altında III-V/Si çok eklemli güneş pilinin katman yapısı, kuantum verimliliği ve IV özellikleri