Các nhà nghiên cứu quang điện Úc đã thực hiện một khám phá 'mát mẻ': Phân hạch đơn và pin mặt trời song song - hai cách sáng tạo để tạo ra năng lượng mặt trời hiệu quả hơn - cũng giúp giảm nhiệt độ hoạt động và giữ cho các thiết bị chạy lâu hơn.
Các tế bào song song có thể được làm từ sự kết hợp của silicon - vật liệu quang điện được sử dụng phổ biến nhất - và các hợp chất mới như nanocrystals perovskit, có thể có bandgap lớn hơn silicon và giúp thiết bị nắm bắt nhiều phổ mặt trời hơn để tạo năng lượng.
Trong khi đó, phân hạch đơn là một kỹ thuật tạo ra gấp đôi các hãng sạc điện tử so với bình thường đối với mỗi photon ánh sáng được hấp thụ. Tetracene được sử dụng trong các thiết bị này để truyền năng lượng được tạo ra bởi phân hạch đơn vào silicon.
Các nhà khoa học và kỹ sư trên khắp thế giới đang làm việc trên cách tốt nhất để kết hợp các tế bào song song và quy trình phân hạch đơn lẻ vào các thiết bị khả thi về mặt thương mại có thể tiếp quản từ các tế bào năng lượng mặt trời silicon thông thường, một ngã ba thường được tìm thấy trên mái nhà và trong các mảng quy mô lớn.
Bây giờ, công việc được thực hiện bởi Trường Kỹ thuật Quang điện và Năng lượng tái tạo và Trung tâm Xuất sắc ARC về Khoa học Exciton, cả hai đều có trụ sở tại UNSW ở Sydney, đã nêu bật một số lợi thế chính cho cả tế bào song song và phân hạch đơn.
Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng cả tế bào song song silicon / perovskit và tế bào phân hạch đơn dựa trên tetracene sẽ chạy ở nhiệt độ thấp hơn so với các thiết bị silicon thông thường. Điều này sẽ làm giảm tác động của thiệt hại do nhiệt lên các thiết bị, kéo dài tuổi thọ của chúng và giảm chi phí năng lượng mà chúng tạo ra.
Ví dụ, nhiệt độ hoạt động của mô-đun giảm 5-10 ° C tương ứng với mức tăng 2% -4% trong sản xuất năng lượng hàng năm. Và tuổi thọ của các thiết bị thường được tìm thấy để tăng gấp đôi cho mỗi lần giảm nhiệt độ 10 ° C. Điều đó có nghĩa là sự gia tăng tuổi thọ 3,1 năm đối với các tế bào song song và 4,5 năm đối với các tế bào phân hạch đơn.
Trong trường hợp các tế bào phân hạch đơn lẻ, có một lợi ích tiện dụng khác. Khi tetracene chắc chắn xuống cấp, nó trở nên trong suốt với bức xạ mặt trời, cho phép tế bào tiếp tục hoạt động như một thiết bị silicon thông thường, mặc dù một thiết bị ban đầu đã hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và mang lại hiệu quả vượt trội trong giai đoạn đầu tiên của vòng đời.
Tác giả chính, Tiến sĩ Jessica Yajie Jiang cho biết: "Giá trị thương mại của công nghệ quang điện có thể được tăng lên bằng cách tăng hiệu quả chuyển đổi năng lượng hoặc tuổi thọ hoạt động. Cái trước là động lực chính cho sự phát triển của các công nghệ thế hệ tiếp theo, trong khi rất ít suy nghĩ đã được đưa ra cho những lợi thế tuổi thọ tiềm năng.
"Chúng tôi đã chứng minh rằng các công nghệ quang điện tiên tiến này cũng cho thấy lợi ích phụ trợ về tuổi thọ nâng cao bằng cách hoạt động ở nhiệt độ thấp hơn và khả năng phục hồi cao hơn dưới sự suy thoái, giới thiệu một mô hình mới để đánh giá tiềm năng của các công nghệ năng lượng mặt trời mới."