Módulos fotovoltaicos internos de óxido de titânio e cálcio com eficiências de conversão superiores a 36 por cento
Dec 23, 2022
Recentemente, a equipe do professor Mai Yaohua no Instituto de Nova Tecnologia de Energia da Universidade de Jinan obteve uma certificação independente de mais de 36% de eficiência de conversão para módulos fotovoltaicos internos de titanita de cálcio de grande área, o valor mais alto relatado no mundo até agora. Os resultados relevantes da pesquisa foram publicados na revista Advanced Science.
A tecnologia de células solares usando calcogeneto como camada de absorção de luz tem recebido muita atenção nos últimos anos. O uso de células fotovoltaicas para captação de energia com pouca luz interna pode ser amplamente utilizado em aplicações industriais de IoT, residências inteligentes e mobilidade inteligente, mas elas exigem uma ampla lacuna de banda óptica para alcançar alta eficiência de conversão. A lacuna da banda óptica das camadas de absorção de luz de calcogeneto pode ser ajustada em uma ampla faixa, possibilitando a obtenção de dispositivos fotovoltaicos de alta eficiência de conversão, e as equipes já relataram células fotovoltaicas de calcogeneto internas com eficiência superior a 40%.
No entanto, o alto teor de bromo (Br) em filmes de calcogeneto de bandgap largo pode facilmente causar fenômenos de separação de fases e afetar o desempenho do dispositivo. A equipe de Mai Yaohua investigou a relação entre o bandgap e o desempenho fotovoltaico interno de células fotovoltaicas de calcogeneto e descobriu que, além da separação de fase, os defeitos de vacância de Br na camada de fotoabsorção de calcogeneto são um dos principais fatores que limitam a tensão de circuito aberto do células. O tratamento com materiais de moléculas pequenas de metal alcalino rico em iodo (I) resolve efetivamente o problema de vacância de Br e melhora a eficiência de conversão do dispositivo sob pouca luz. Sob uma fonte de luz TL84 de 1000 lux, o módulo fotovoltaico interno com uma área efetiva de 12,30 cm2 obteve uma eficiência de conversão de 36,36 por cento certificada por um terceiro independente, a maior eficiência de conversão relatada de um módulo de baixa luminosidade de titanita de cálcio no mundo.
Ao mesmo tempo, a equipe desenvolveu um protótipo de sistema interno de coleta de energia de luz baseado no módulo fotovoltaico de calcogeneto, que alcança a coleta de energia de luz interna, rastreamento de ponto de potência máxima, gerenciamento de energia e bateria, temperatura ambiente e coleta de umidade, comunicação Bluetooth e não carregando. Além disso, a equipe observou que testes precisos de desempenho de células fotovoltaicas internas e padronização do processo de teste são essenciais para a industrialização da tecnologia.
