I ricercatori australiani del fotovoltaico hanno realizzato un'fresco' scoperta: la fissione singola e le celle solari tandem, due modi innovativi per generare energia solare in modo più efficiente, aiutano anche a ridurre le temperature di esercizio e a mantenere i dispositivi in funzione più a lungo.
Le celle tandem possono essere realizzate con una combinazione di silicio, il materiale fotovoltaico più comunemente usato, e nuovi composti come i nanocristalli di perovskite, che possono avere una banda proibita più ampia del silicio e aiutare il dispositivo a catturare più spettro solare per la generazione di energia.
La fissione singoletto, nel frattempo, è una tecnica che produce il doppio dei portatori di carica elettronica del normale per ogni fotone di luce che viene assorbito. Il tetracene viene utilizzato in questi dispositivi per trasferire l'energia generata dalla fissione di singoletto in silicio.
Scienziati e ingegneri di tutto il mondo stanno lavorando al modo migliore per incorporare celle tandem e processi di fissione singoletto in dispositivi commercialmente validi che possono sostituire le celle solari convenzionali al silicio a giunzione singola che si trovano comunemente sui tetti e in array su larga scala.
Ora, il lavoro condotto dalla School of Photovoltaic and Renewable Energy Engineering e dall'ARC Center of Excellence in Exciton Science, entrambi con sede presso l'UNSW di Sydney, ha evidenziato alcuni vantaggi chiave sia per le celle tandem che per la fissione singoletto.
I ricercatori hanno dimostrato che sia le celle tandem silicio/perovskite che le celle a fissione singoletto a base di tetracene funzioneranno a temperature inferiori rispetto ai dispositivi convenzionali in silicio. Ciò ridurrà l'impatto dei danni causati dal calore sui dispositivi, estendendone la durata e abbassando il costo dell'energia prodotta.
Ad esempio, una riduzione di 5-10°C della temperatura di esercizio del modulo corrisponde a un aumento del 2%-4% della produzione energetica annuale. E la durata dei dispositivi generalmente raddoppia per ogni 10°C di riduzione della temperatura. Ciò significa un aumento della durata di 3,1 anni per le celle tandem e di 4,5 anni per le celle a fissione singole.
Nel caso delle celle a fissione singoletto, c'è un altro vantaggio utile. Quando il tetracene si degrada inevitabilmente, diventa trasparente alla radiazione solare, consentendo alla cella di continuare a funzionare come un dispositivo al silicio convenzionale, anche se inizialmente ha operato a una temperatura più bassa e ha fornito un'efficienza superiore durante la prima fase del suo ciclo di vita.
L'autore principale, la dott.ssa Jessica Yajie Jiang, ha dichiarato:"Il valore commerciale delle tecnologie fotovoltaiche può essere aumentato aumentando l'efficienza di conversione dell'energia o la durata operativa. Il primo è il motore principale per lo sviluppo delle tecnologie di prossima generazione, mentre si è pensato poco ai potenziali vantaggi in termini di durata della vita.
& quot;Abbiamo dimostrato che queste tecnologie fotovoltaiche avanzate mostrano anche vantaggi accessori in termini di maggiore durata della vita operando a temperature più basse e più resilienza in condizioni di degrado, introducendo un nuovo paradigma per valutare il potenziale delle nuove tecnologie di energia solare."