Australiska solcellsforskare har gjort en' cool' upptäckt: Singlet fission och tandem solceller - två innovativa sätt att generera solenergi mer effektivt - hjälper också till att sänka drifttemperaturerna och hålla enheterna igång längre.
Tandemceller kan tillverkas av en kombination av kisel - det mest använda solcellsmaterialet - och nya föreningar som perovskite nanokristaller, som kan ha en större bandgap än kisel och hjälpa enheten att fånga mer av solspektrumet för energiproduktion.
Singlet fission är under tiden en teknik som producerar dubbelt så många elektroniska laddningsbärare än normalt för varje ljusfoton som' absorberar. Tetracen används i dessa anordningar för att överföra energin som genereras av singlet fission till kisel.
Forskare och ingenjörer runt om i världen arbetar på det bästa sättet att införliva tandemceller och singlet fission processer i kommersiellt livskraftiga enheter som kan ta över från konventionella, enkla korsningssiliciumceller som vanligtvis finns på hustaken och i storskaliga matriser.
Nu har arbete som utförts av School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering och ARC Center of Excellence in Exciton Science, båda baserat vid UNSW i Sydney, belyst några viktiga fördelar för både tandemceller och singlet fission.
Forskarna visade att både kisel/perovskit tandemceller och tetracenbaserade singlet fission celler kommer att köras vid lägre temperaturer än konventionella kisel enheter. Detta kommer att minska effekten av värmeskador på enheterna, förlänga deras livslängd och sänka kostnaden för den energi de producerar.
Exempelvis motsvarar en 5-10 ° C minskning av modulens driftstemperatur en 2% -4% ökning av den årliga energiproduktionen. Och enheternas livslängd visar sig i allmänhet fördubblas för varje 10 ° C minskning av temperaturen. Det innebär en livslängdsökning på 3,1 år för tandemcellerna och 4,5 år för singlet fission celler.
När det gäller singlet -fissionceller finns' en annan praktisk fördel. När tetracen oundvikligen försämras blir den transparent för solstrålning, vilket gör att cellen kan fortsätta fungera som en konventionell kiselanordning, om än en som initialt har fungerat vid en lägre temperatur och levererat överlägsen effektivitet under den första fasen av sin livscykel.
Huvudförfattare Dr Jessica Yajie Jiang sa:" Det kommersiella värdet av solcellsteknologi kan ökas genom att antingen öka energieffektivitetskonvertering eller den operativa livslängden. Den förstnämnda är den främsta drivkraften för utvecklingen av nästa generations teknik, medan man inte har tänkt på de potentiella fördelarna med livslängd.
& quot; Vi visade att dessa avancerade fotovoltaiska tekniker också visar extra fördelar när det gäller ökad livslängd genom att arbeta vid lägre temperatur och mer motståndskraft under nedbrytning, introducera ett nytt paradigm för att utvärdera potentialen för ny solenergiteknik."