Células solares de perovskita de dupla face, a próxima saída de investimento?

Como representantes da terceira geração de baterias de película fina sem silício, as baterias de perovskita têm atraído muita atenção desde o seu nascimento. Fabricantes fotovoltaicos, mercados de capitais e grupos de P&D têm grandes expectativas em relação às células solares de perovskita.

Em comparação com as células solares de silício cristalino comuns no mercado, as células solares de perovskita têm mais de 10 vezes a capacidade de absorção de luz do silício cristalino, e a eficiência de conversão está melhorando constantemente. Eles também são relativamente leves e finos, com cenários de aplicação ricos e custos de fabricação de materiais relativamente baixos. A desvantagem é que a estabilidade é relativamente fraca e a vida útil é relativamente curta.

No entanto, inovações tecnológicas e melhorias em torno da perovskita estão constantemente surgindo. Alguns se concentram na mistura de perovskita e silício cristalino para formar energia solar empilhada. Existem também equipes de pesquisa que desenvolveram células de perovskita de dupla face para melhorar a eficiência.

Há alguns dias, uma equipe de pesquisa do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) do Departamento de Energia dos EUA afirmou que suas recém-desenvolvidas células solares de perovskita de dupla face alcançaram 91% -93% de facilidade.

De acordo com o estudo experimental, as células de perovskita de dupla face têm potencial para produzir 20% mais eletricidade do que as células de perovskita de face única.

O estudo, intitulado "Células solares de perovskita bifaciais de junção única de alta eficiência", foi publicado na revista Joule.

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Receber luz refletida na parte traseira está próximo da eficiência frontal

A chamada célula solar de perovskita dupla face, como o nome sugere, significa que ambos os lados podem capturar a luz solar para gerar eletricidade, e a luz solar capturada na parte traseira vem principalmente da luz refletida abaixo do módulo.

A eficiência será bastante reduzida pela absorção da luz refletida?

A eficiência das células solares unilaterais atingiu um recorde de 26%. Desta vez, o NREL afirmou que a eficiência do lado reverso é 91-93 por cento da parte frontal, e a eficiência do lado reverso pode chegar a cerca de 24 por cento. O efeito ainda é muito bom.

Os pesquisadores dizem que projetaram uma célula solar de perovskita de dupla face com uma espessura modificada que atinge eficiências muito próximas sob iluminação de dupla face. Eles usaram simulações ópticas e elétricas para determinar a espessura necessária para a bateria.

Para absorver a maioria dos fótons em certas partes do espectro solar, a camada de perovskita na parte frontal da célula solar bifacial deve ser espessa o suficiente, mas não tão espessa a ponto de bloquear os fótons. A equipe também determinou a espessura ideal do eletrodo traseiro para minimizar as perdas resistivas.

Guiada pelos valores simulados, a equipe de pesquisa projetou células bifaciais com espessura precisa de 850 nanômetros. Isso é muito menos que a espessura do cabelo humano, que tem cerca de 70 000 nanômetros de espessura.

Os pesquisadores colocaram a célula entre dois simuladores solares para avaliar a eficiência alcançada pela iluminação dupla face. A luz direta é direcionada para a frente, enquanto a parte traseira recebe a luz refletida. A eficiência das células de perovskita aumenta à medida que a proporção entre a luz refletida e a luz iluminada frontal aumenta.

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Perovskitas de dupla face são mais econômicas

O NREL afirma que o objetivo das células de perovskita bifaciais é alcançar eficiências frontais equivalentes às eficiências unilaterais, que foram publicadas para uma variedade de células comerciais, como 28,6% para Oxford PV, enquanto as eficiências traseiras são muito próximas. a esses níveis. Nas células de teste, a eficiência de conversão frontal foi de 23% e a eficiência de conversão posterior foi de 91-93% da eficiência frontal.

“Esta célula de perovskita pode operar de forma muito eficiente em ambos os lados”, disse Kai Zhu, cientista sênior do Centro de Química e Nanociência do NREL.

Ele acrescentou que embora o custo de produção seja superior ao das células unilaterais, no longo prazo, a geração de energia das perovskitas bilaterais pode ser 10-20 por cento maior do que a das células unilaterais, provando que o dobro perovskitas laterais são mais econômicas.

A pesquisa NREL, financiada pelo Escritório de Tecnologias de Energia Solar do Departamento de Energia dos EUA, está atualmente em fase hipotética.

Atualmente, as células de perovskita unilaterais ainda não estão em produção em massa, muito menos as células bifaciais. A indústria acredita que as perovskitas podem entrar no mercado solar fotovoltaico, começando com telhados e projetos de pequena escala. Nestes projetos, a alta eficiência é mais crítica do que o custo de instalação e isto requer, em primeiro lugar, a inovação da tecnologia miofascial. No momento, essa é uma grande preocupação para quem deseja levar essa tecnologia ao mercado.

No entanto, a energia solar dupla face é uma direção que a comunidade de investigação científica está constantemente a explorar.

Anteriormente, o Centro de Pesquisa Energética da Holanda (ECN) anunciou que desenvolveu com sucesso uma célula solar de perovskita tandem de dupla face com uma eficiência de até 30,2 por cento, que é um terço maior que a eficiência das células solares convencionais (cerca de 20 por cento -22 por cento).

A célula adota tecnologia de filme fino de perovskita, tecnologia de silício cristalino e tecnologia de silício dupla face. Além de absorver a luz solar na parte frontal para gerar eletricidade, a parte traseira também pode receber luz espalhada e refletida do ambiente para gerar eletricidade. Portanto, possui uma maior eficiência abrangente de geração de energia. Ele rompeu com sucesso o limite das células solares unilaterais e alcançou uma alta eficiência de conversão fotoelétrica de 30,2%.

Na China, já existem casos de uso de energia solar de silício cristalino bifacial. O projeto fotovoltaico Huadian Tianjin Haijing de 1 milhão de quilowatts "sal-solar complementar" usa energia solar dupla face. A estação de energia "complementar com luz salgada" adicionou um design de geração de energia de dupla face. Não apenas o lado superior do painel fotovoltaico pode converter energia elétrica diretamente, mas a parte traseira também pode absorver a luz solar refletida na superfície da água, o que pode aumentar a eficiência de geração de energia da usina fotovoltaica em 5% -7 por cento.