PV_4_21
Welcome to interactive presentation, created with Publuu. Enjoy the reading!
14
magazyn fotowoltaika 4/2021
technologie
ad ogniwami tandemowymi o róż-
nych konfiguracjach pracuje dzi-
siaj wiele zespołów badawczych na całym
świecie. Technologia jest interesująca
i obiecująca, ponieważ dąży do pokona-
nia teoretycznych ograniczeń wydajności
pojedynczej komórki – do przekroczenia
progu 30%. Czy w najbliższym czasie tan-
demy zdominują wydajną fotowoltaikę?
Z jakimi problemami borykają się dzisiaj
ogniwa tandemowe i jakich tandemów
możemy się spodziewać?
Co dwa to nie jeden
Zadaniem naukowców jest m.in.
poszukiwanie coraz wydajniejszych spo-
sobów na ulepszanie istniejących tech-
nologii oraz procesów. W dziedzinie foto-
woltaiki wynikiem takich poszukiwań jest
ogniwo tandemowe. Ponad 50 lat temu
William Shockley i Hans-Joachim Queis-
ser dokonali interesującego odkrycia,
które teraz nazywa się granicą Shockleya-
-Queissera. Obliczyli, że teoretyczna
sprawność klasycznego ogniwa słonecz-
nego z tylko jedną warstwą jest ograni-
czona, ponieważ nie jest w stanie w pełni
absorbować światła słonecznego.
Limit
Shockleya-Queissera
doty-
czy tylko konwencjonalnych ogniw sło-
necznych z pojedynczym złączem p-n.
Ogniwa słoneczne z wieloma warstwami
mogą przewyższać ten limit. Tradycyjne
ogniwa jednozłączowe mają maksymalną
teoretyczną wydajność 33,16%. Teore-
tycznie nieskończona liczba złączy mia-
łaby wydajność graniczną 86,8% w silnie
skoncentrowanym świetle słonecznym.
Poszukiwanie odpowiednich materia-
łów stało się wyzwaniem zarówno nauko-
wym, jak i technologicznym. Wybór
materiałów dla każdej podkomórki zależy
od wymagań dotyczących dopasowa-
nia sieci, dopasowania prądu i wysoko-
wydajnych
właściwości
optoelektro-
nicznych. Tak więc naukowcy na całym
świecie szukają sposobów zwiększenia
poziomu wydajności, mając na uwadze,
że co najmniej dwa podogniwa są w sta-
nie zebrać więcej promieniowania sło-
necznego i zamienić je w energię elek-
tryczną. Jak to działa, wyjaśnia w prosty
sposób Rainer Klose ze Szwajcarskich
Federalnych Laboratoriów Nauki o Mate-
riałach i Technologii:
– To, co dotyczy maszynek do golenia
z dwoma ostrzami, dotyczy również ogniw
słonecznych: dwa etapy pracy są dokład-
niejsze niż jeden. Ułożenie dwóch ogniw
słonecznych jedno na drugim, przy czym
górne ogniwo jest półprzezroczyste, skutecz-
nie zamienia fotony o dużej energii na ener-
gię elektryczną, podczas gdy dolne ogniwo
w optymalny sposób zamienia pozostałe
lub transmitowane fotony o niskiej energii.
Pozwala to na przekształcenie większej czę-
ści energii świetlnej w energię elektryczną.
Tandemowe ogniwa słoneczne wyko-
nane są z różnych materiałów, w for-
mie zalaminowanych warstw ułożonych
jedna na drugiej. Rozróżnia się mecha-
nicznie ułożone tandemowe ogniwa sło-
neczne, w których materiały są oddzie-
lone od siebie, oraz monolityczne
ogniwa słoneczne, w których wszyst-
kie ogniwa słoneczne są zbudowane na
tym samym podłożu. Górne ogniwo
Fotowoltaika perowskitowa
– cz. 2. Budowa tandemów
Urządzenia tandemowe łączące perowskitowe i krzemowe ogniwa słoneczne są obiecującymi kandyda-
tami do osiągnięcia sprawności konwersji energii powyżej 30% przy rozsądnych cenach. Wysoka wydajność
oferowana przez tandemowe systemy fotowoltaiczne przyczynia się do zmniejszenia ogólnych kosztów
wytwarzania energii elektrycznej z fotowoltaiki i jest ważna dla zmniejszenia powierzchni instalacji.
Mirosław Grabania
Rys. 1. Przykład tandemowego ogniwa krzemowego z perowskitu. Źródło: www.metsolar.eu
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52