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Los científicos fotovoltaicos australianos han hecho un descubrimiento “genial”: la fisión singlete y las células solares en tándem, dos formas innovadoras de generar energía solar de manera más eficiente, también ayudan a reducir las temperaturas de funcionamiento y a mantener los dispositivos en funcionamiento durante más tiempo.
Las células en tándem pueden estar hechas de una combinación de silicio, el material fotovoltaico más utilizado, y nuevos compuestos como nanocristales de perovskitaque puede tener una banda prohibida más grande que el silicio y ayudar al dispositivo a capturar más espectro solar Generacion de energia.
Mientras tanto, la fisión singlete es una técnica que produce el doble de portadores de carga electrónica de lo normal por cada fotón de luz absorbido. El tetracen se utiliza en estos dispositivos para transferir la energía producida por la fisión de un singlete en silicio.
Científicos e ingenieros de todo el mundo están trabajando en la mejor manera de integrar células en tándem y procesos de fisión singlete en dispositivos comercialmente viables que pueden reemplazar el silicio convencional de unión simple. células solares se encuentran comúnmente en techos y tablas a gran escala.
Actualmente, el trabajo de la Escuela de Ingeniería de Energía Fotovoltaica y Renovable y el Centro ARC de Excelencia en Ciencia de Exciton, ambos con sede en UNSW en Sydney, ha revelado algunos de los beneficios clave de las células en tándem y la fisión singlete.
Los científicos han demostrado que tanto las células en tándem de silicio / perovskita como las células de fisión singlete basadas en tetracy funcionarán a temperaturas más bajas que los dispositivos de silicio convencionales. Esto reducirá el efecto del daño por calor en el equipo, prolongando su vida útil y reduciendo su costo de energía.
Por ejemplo, reducir la temperatura de funcionamiento de un módulo en 5-10 ° C corresponde a un aumento del 2-4% en la producción anual de energía. Y la vida útil de los dispositivos suele duplicarse por cada caída de temperatura de 10 ° C. Esto significa un aumento de 3,1 años en la vida útil de celdas en tándem y 4,5 años para las células de fisión singlete.
En caso de fisión singlete células, hay una ventaja más útil. Cuando el tetraceno inevitablemente se descompone, se vuelve transparente radiación solarpermitiendo que la celda continúe funcionando como un dispositivo de silicio convencional, aunque inicialmente operaba a una temperatura más baja y proporcionaba un excelente desempeño en la primera fase de su ciclo de vida.
La autora principal, la Dra. Jessica Yajie Jiang, dijo: “El valor comercial de la tecnología fotovoltaica puede incrementarse aumentando la eficiencia de conversión de energía o extendiendo la vida útil. considerando los posibles beneficios de por vida.
“Hemos demostrado que estas tecnologías fotovoltaicas avanzadas también tienen el beneficio adicional de una vida útil prolongada al trabajar en temperatura más baja y una mayor resistencia a la degradación, introduciendo un nuevo paradigma para evaluar el potencial de las nuevas tecnologías de energía solar ”.
Yajie Jiang y col. Las células solares de fisión singlete y tándem reducen la degradación térmica y prolongan la vida útil, Avances en fotovoltaica: investigación y aplicaciones (2021). DOI: 10.1002 / pip.3405
Proporcionado por el Centro ARC de Excelencia en Ciencia Exciton