双面串联太阳能电池实现钙钛矿和硅技术的最佳组合

为了提高太阳能电池板的性能，由阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）和英国理工大学（UofTEngineering）的研究人员组成的一个国际合作项目创造了一种双面串联太阳能电池，该电池采用了钙钛矿和硅技术的最佳组合。

在野外，光主要直接来自太阳。与传统的纯硅太阳能电池相比，传统的串联太阳能电池通过吸收额外波长的光，已经可以更有效地将这种光转化为电能。

现在，研究人员已经意识到，使用双面串联结构可以收集更多的能量。被称为“反照率”的地面反射和散射的光也可以被收集起来，从而显著增加串联太阳能电池的电流。

这项研究发表在今天的《自然能源》杂志上，它准确地描述了研究小组如何设计钙钛矿/硅器件，使其超过目前公认的串联结构的性能极限。

“通过利用反照率，我们现在可以产生比传统的经纬仪更高的电流，而不增加任何制造成本，”这项研究的联合首席作者MicheleDeBastiani博士说。这项研究的作者包括大学教授特德·萨金特（tedsargent）和欧洲经委会博士后易厚（yihou）。

在过去，人们已经研究过捕捉间接阳光的可能性，但没有实验验证。除了理工大学外，KAUST的研究人员还与卡尔斯鲁厄理工学院和博洛尼亚大学的合作者合作，以解决将间接阳光纳入其模块能量收集能力所需的科学和工程挑战。

有了这方面的知识，他们在室外条件下测试了这种双面串联太阳能电池，其效率超过了任何商业硅太阳能电池板。

“双面纯硅太阳能电池在光伏市场的份额迅速增加，因为它们可以带来20%的相对性能增益。在钙钛矿/硅串联体中利用这一概念现在为以可承受的成本进行超高发电提供了机会，”StefaanDeWolf教授（KAUST）总结道。

追踪太阳的双面太阳能电池板可产生35％的能量

迄今为止，跟踪太阳的太阳能电池板和双面太阳能电池板阵列的概念都已经独立存在，但是研究人员首次探讨了将它们组合起来的好处。

由新加坡太阳能研究所（CarlosRodríguez-Gallegos）领导的一个研究小组发现，两侧带有光伏电池的面板也可以倾斜以跟随太阳，这将产生35％的能量，并将平均电费降低16％百分。

目前，世界各地的太阳能电池板主要以固定的方向安装，并且仅从一侧捕获光。这意味着它们取决于太阳在天空中的位置，并且只能将吸收的光的约22％转换为能量。

在一项新的研究发表在杂志焦耳，罗德里格斯·加列戈斯和他的团队建议使用一倍侧光伏板也能跟踪太阳，以进一步提高他们的工作效率。

Rodríguez-Gallegos在一份声明中说，任何一块太阳能电池板的目标都是从太阳吸收尽可能多的能量。使用双面太阳能电池板的优势在于，它们还可以吸收被地面反射到其背面的能量。

除了固定的倾斜度之外，还存在两种可以跟踪太阳的太阳能电池板：单轴跟踪器在一天的过程中跟随太阳，通常从东向西倾斜，而双轴跟踪器不仅从太阳倾斜。从东到西，但一年中也要旋转360°以跟随太阳，因为夏天的太阳高度较高，冬天的太阳高度较低。

尽管目前在太阳能技术领域取得了许多开拓性的突破，但这项创新非常简单。该团队分析了由不同太阳能电池板配置产生的能量，以及来自NASA的云和地球辐射能系统的数据以及来自三个不同机构的全球日照模式的野外数据。他们发现，与单轴跟踪器结合使用时，双面面板（有时称为双面模块）将产生35％的能量，而与双轴跟踪器结合时将产生40％的能量。

两侧的面板不仅可以捕捉阳光，还可以捕捉从地面反射到下方的光线。全球定位系统将同时允许它们在轴上倾斜，始终指向最佳角度以捕获太阳光线。

根据新论文，“跟踪设置通过在一天的过程中移动PV模块来增加能量产生，因此它始终面向太阳。双面组件使用特殊的太阳能电池和透明盖来收集光线，不仅从正面而且从背面。”

尽管目前双面太阳能电池板和跟踪板都可用于商业用途，但结合了这两种功能的型号却没有。例如，JPMorganChase已在其俄亥俄州哥伦布的工厂完成了2.8兆瓦屋顶双面太阳能电池板的安装，可提供该站点18％的用电量。

然而，随着越来越多的商业企业和房主致力于使用面板，太阳能市场正在增长。而且随着气候变化继续使地球变暖以及我们对化石燃料的依赖逐步吸取教训，这种情况只会增加。这项新研究证实，它们的广泛使用最终将具有显着的经济和能源优势。

Rodríguez-Gallegos说：“这意味着在可预见的未来投资双向和跟踪系统应该是一个安全的选择。”