Các nhà nghiên cứu tại Toshiba ở Nhật Bản đã báo cáo một sự tiến bộ về sản lượng và độ tin cậy với nguyên mẫu pin mặt trời silicon / pin mặt trời trong suốt nhiều lớp.
Các nhà nghiên cứu đã báo cáo một tế bào năng lượng mặt trời dạng ôxit (Cu2O) trong suốt có hiệu suất chuyển đổi là 9,5%, mức cao nhất chưa từng có đối với một tế bào Cu2O. Điều này đã được hiện thực hóa bằng cách mở rộng phiên bản tiền nhiệm, được công bố vào tháng 12 năm 2021 và chỉ ra tiềm năng sản xuất hàng loạt. Tế bào mới được kỳ vọng sẽ tạo ra sự thúc đẩy cho sự phát triển của EV không cần sạc plug-in và thúc đẩy các ứng dụng di động khác, chẳng hạn như các trạm nền tảng độ cao, nền tảng viễn thông ở tầng bình lưu.
Tế bào song song đặt một tế bào năng lượng mặt trời trên một tế bào silicon tiêu chuẩn. Các tế bào tạo ra năng lượng ở các bước sóng khác nhau, nâng cao sản lượng tương đương và có tiềm năng lớn để tăng hiệu quả của các mô-đun năng lượng mặt trời. Ngoài tế bào Cu2O trong suốt của Toshiba, công việc đang được thực hiện trên hai công nghệ tế bào song song khác: chế tạo bằng gallium arsenide (GaAs) hoặc các vật liệu III-V khác; và màng mỏng pha lê perovskite. Chi phí sản xuất cho loại trước đây từ vài trăm đến vài nghìn lần chi phí của một tế bào silicon đơn lẻ, làm hạn chế trong ứng dụng. Loại thứ hai chưa thể mang lại độ tin cậy cần thiết và đầu ra đảm bảo cho tuổi thọ 20 năm trở lên của tế bào silicon.
Hoạt động R&D của Toshiba tập trung vào các ưu điểm của tế bào Cu2O trong suốt: chế tạo với nguồn nguyên liệu dồi dào tự nhiên giúp cắt giảm chi phí; một vật liệu cứng và chắc, và chống ẩm, tất cả các đảm bảo về độ tin cậy; và chất lượng truyền ánh sáng mở ra con đường đến hiệu suất phát điện cấp cao.
Những nỗ lực không ngừng của Toshiba giờ đây đã mang lại kết quả. Trong một dự án nghiên cứu do Tổ chức Phát triển Công nghệ và Năng lượng Mới của Nhật Bản (NEDO) hỗ trợ, các nhà nghiên cứu đã đẩy hiệu suất chuyển đổi của tế bào Cu2O lên 9,5%, cao hơn 1,1% so với 8,4% được báo cáo năm ngoái . Nó đạt được bằng cách mở rộng tế bào và ngăn chặn sự tái tổ hợp chất mang ở rìa của lớp tạo Cu 2 O, điều này làm giảm hiệu suất tạo.
Kazushige Yamamoto, thành viên tại Trung tâm Nghiên cứu & Phát triển Doanh nghiệp của Toshiba, đồng thời là trưởng nhóm nghiên cứu, giải thích: “Chúng tôi phát hiện ra rằng kích thước tế bào lớn hơn ngăn chặn hiệu quả sự tái tổ hợp sóng mang quang. “Việc tăng diện tích phát điện từ 3x3mm2 trước đó lên 10x3mm2 làm giảm khả năng tái tổ hợp tương đối ở rìa của tế bào và kết quả là dòng quang tăng đã đẩy hiệu suất lên 9,5%.”
Toshiba đã ước tính rằng việc định vị pin mặt trời Cu2O mới trên một tế bào silicon hiệu suất 25% sẽ tạo ra một tế bào song song Cu2O-Si với hiệu suất 28,5% – đáng chú ý là vượt qua 26,7%, hiệu suất được báo cáo cao nhất đối với bất kỳ tế bào silicon tiêu chuẩn nào, và gần 29,1%, hiệu suất được báo cáo cao nhất đối với bất kỳ tế bào GaAs nào.
Theo các tiêu chí thử nghiệm do NEDO xác định, Toshiba phát hiện ra rằng việc sạc một lần cho phép tế bào song song Cu2O-Si hiện tại cung cấp năng lượng cho xe điện trong 37 km và các cải tiến hơn nữa trong pin mặt trời hướng tới hiệu suất tối đa lý thuyết là 42,3%. để mở rộng phạm vi đến khoảng cách tiếp cận 55 km. Cả hai đều được công nhận là khoảng cách thực tế cho các chuyến đi ngắn mà không cần sạc lại và sẽ giảm tần suất sạc cho chuyến đi dài hơn.
Toshiba nhắm mục tiêu một tế bào song song Cu2O-Si thực tế với một tế bào Cu2O hiệu suất 10% và hiệu suất tổng thể là 30% và tế bào mới ghi lại tiến trình vững chắc cho mục tiêu đó. Hướng tới sản xuất hàng loạt, công ty đang làm việc để mở rộng kích thước tế bào và đã tạo ra một mẫu thử nghiệm với diện tích phát điện là 40mm 2 và hiệu suất khoảng 8%. Hiệu suất suy giảm trong tế bào lớn hơn là do lớp ít đồng đều hơn và Toshiba tiếp tục cải tiến công nghệ lắng đọng màng mỏng để lắng đọng đồng đều trên một diện tích lớn hơn.
Mục tin tức từ Toshiba
