การเจาะรูในเซลล์สุริยะแบบทึบทำให้เกิดความโปร่งใส

การสร้างเซลล์แสงอาทิตย์ที่โปร่งใสจากซิลิคอนผลึกทึบแสงเป็นปัญหาที่ท้าทายที่สุดในสนามพลังงานแสงอาทิตย์ เซลล์สุริยะส่วนใหญ่สูญเสียความโปร่งใสเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพ เซลล์แสงอาทิตย์ที่ดีที่สุดในตลาดมีประสิทธิภาพมากกว่าร้อยละ 20 เซลล์สุริยะสีโปร่งใสที่ทีมวิจัยได้พัฒนาแสดงให้เห็นถึงความมั่นคงในระยะยาวด้วยประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง 12.2 เปอร์เซ็นต์

“สมาชิกในทีมของฉันสรุปว่าผลึกซิลิคอนเป็นวัสดุที่ดีที่สุดในการพัฒนาเซลล์สุริยะแบบแก้วที่มีประสิทธิภาพสูงมีความเสถียรสูงและเป็นกลาง” Kwanyong Seo จากสถาบันวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ Ulsan กล่าว ) ผู้เขียนร่วมอาวุโสในบทความพร้อมกับซึงวูลีมหาวิทยาลัยเกาหลี “ตอนแรกคิดว่ามันเป็นความคิดที่บ้าสำหรับพวกเราทุกคนปัญหาคือซิลิคอนผลึกนั้นไม่โปร่งใสดังนั้นก่อนที่เราจะไม่มีใครพยายามสร้างซิลิคอนผลึกใสที่มีสีที่เป็นกลาง”

โซกล่าวว่าเซลล์สุริยะแบบดูทะลุเป็นวัสดุที่เหมาะอย่างยิ่งในการเปลี่ยนหน้าต่างให้เป็นแผงเซลล์แสงอาทิตย์ “เซลล์สุริยะปัจจุบันต้องการพื้นที่บนพื้นดินหรือมีที่ว่างพอบนหลังคา” เขากล่าว “แต่อัตราส่วนหลังคาเริ่มลดลงและเล็กลงเมื่อเทียบกับพื้นที่หน้าต่าง”

นอกจากนี้หน้าต่างส่วนใหญ่จะอยู่ในแนวตั้งซึ่งทำให้แสงกระทบหน้าต่างในมุมต่ำ เมื่อโดนแสงมุมต่ำกระแสไฟฟ้าในเซลล์ธรรมดาจะลดลงเกือบร้อยละ 30 ในขณะที่เซลล์สุริยะใสจะลดลงน้อยกว่าร้อยละ 4 ทำให้สามารถใช้พลังงานแสงอาทิตย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น

“เราต้องการแทนที่หน้าต่างปัจจุบัน” Seo กล่าว “มีหลายสิ่งที่เราต้องเอาชนะเช่นกฎระเบียบตามกฎหมายเราจำเป็นต้องมีความเสถียรเชิงกลและความแข็งแกร่งในการใช้อุปกรณ์ของเราเพื่อแทนที่หน้าต่างปัจจุบันในอาคาร”

อย่างไรก็ตามการผลิตผลึกซิลิกอนใสเชิงพาณิชย์มีแนวโน้มที่ดี นอกเหนือจากการทำลวดลายของแผ่นเวเฟอร์แล้วกระบวนการผลิตก็คล้ายคลึงกับเซลล์สุริยะทั่วไปในอุตสาหกรรม ขั้นตอนต่อไปสำหรับทีมคือการเพิ่มขนาดอุปกรณ์เป็น 25 cm2 (3.88 in2) และเพิ่มประสิทธิภาพเป็น 15 เปอร์เซ็นต์

“วัสดุพิมพ์ซิลิกอนเป็นวัสดุที่ได้รับความนิยมอย่างมากในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์” โซซอร์กล่าว “เราเชื่อว่าวิสัยทัศน์นี้สามารถนำไปใช้กับแอพพลิเคชั่นที่หลากหลายเช่นอิเล็กทรอนิกส์โปร่งใสนอกจากนี้ยังสามารถนำไปใช้กับอุปกรณ์พกพาเป็นแหล่งพลังงานได้”

การทดสอบวัดประสิทธิภาพของแผงโซลาร์เซลล์เกินมาตรฐานที่กำหนด

ไฟฟ้าโซลาร์เซลล์ที่ใช้ในแผงเซลล์แสงอาทิตย์มีความไวต่อปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมและมักจะประสบกับความเสื่อมโทรมเมื่อเวลาผ่านไป มาตรฐานคณะกรรมการ Electrotechnical ระหว่างประเทศเพื่อการสลายตัวแบบเร่งไม่รวมถึงการทดสอบภาคสนาม ในขณะที่ศูนย์ทดสอบบางแห่งทำให้ข้อมูลพร้อมใช้งาน แต่ข้อมูลส่วนใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการตัดสินใจทางธุรกิจสำหรับ PV นั้นยังไม่เปิดเผยต่อสาธารณะ

ในการทดสอบแผงเซลล์แสงอาทิตย์ความเข้มของดวงอาทิตย์องค์ประกอบของสเปกตรัมและมุมของแสงเป็นปัจจัยสำคัญในการทำความเข้าใจว่าทำไมแผงบางแผงจึงประสบความสำเร็จและอื่น ๆ ลดลงอย่างรวดเร็ว การทดสอบจะต้องมีพารามิเตอร์หลายตัวนอกเหนือจากอุณหภูมิเพียงอย่างเดียว

เพื่อระบุช่องว่างความรู้ในกลไกการย่อยสลายสำหรับ PV ประเภทต่างๆนักวิจัยทำการทดสอบนานกว่าห้าปีซึ่งพวกเขารวบรวมข้อมูลสภาพอากาศและข้อมูลประสิทธิภาพของแผงควบคุม จุดข้อมูลเหล่านี้ถูกประมวลผลโดยใช้อัลกอริธึมการรวมและการถดถอยและมาสก์ตัวกรองเพื่อทำความเข้าใจการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา ผลลัพธ์ถูกเผยแพร่ในวารสารพลังงานทดแทนและพลังงานที่ยั่งยืนจาก AIP Publishing

“การศึกษาของเราเน้นว่าหนึ่งในวิธีที่เสนอในการจัดการกับปัญหานี้คือการใช้หน้ากากรังสีอาจเพิ่มความลำเอียงในข้อมูลโดยไม่ลดการแพร่กระจาย” Peter Kraus ผู้เขียนกล่าว “สิ่งที่เราประหลาดใจคือการรวมข้อมูลอย่างง่าย ๆ เข้ากับช่วงเวลาที่ยาวนานขึ้นควบคู่ไปกับวิธีการคำนวณอัตราการย่อยสลายแบบปีต่อปีคำนวณผลลัพธ์ที่สมเหตุสมผลซึ่งได้รับการตรวจสอบเมื่อไม่รวมข้อมูล pyranometer”

ทำการทดสอบที่โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่ติดตั้งที่ Max Planck Institute เพื่อการแปลงพลังงานเคมีในMülheim an der Ruhr ประเทศเยอรมนี การติดตั้งบนชั้นดาดฟ้าประกอบด้วยเทคโนโลยี PV อนินทรีย์ห้าเทคโนโลยี ได้แก่ ไมโครฟิล์มบางซิลิคอน, แคดเมียมเทลลูไรด์, ทองแดงอินเดียมแกลเลียม – ซีลีเนียม, ซิลิคอนคริสตัลไลน์และซิลิคอนอสัณฐาน

Pyranometers เป็นเซ็นเซอร์ที่ใช้ในการวัดความเข้มรังสีของแสงแดด แต่มีแนวโน้มที่จะเกิดข้อผิดพลาดและทำงานผิดปกติ ดังนั้นจึงต้องมีการตรวจสอบและสอบเทียบอย่างสม่ำเสมอ

เพื่อจัดการกับปัญหานี้นักวิจัยได้ใช้วิธีการทดสอบโอเพนซอร์ซที่สร้างขึ้นโดยห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติและ บริษัท ซันเพาเวอร์คอร์ปอเรชั่นเรียกว่าการฉายรังสีท้องฟ้าใสซึ่งเป็นการฉายรังสีแสงอาทิตย์ที่คาดหวังในสถานที่ที่กำหนดในสภาพท้องฟ้าปลอดโปร่ง

พวกเขาเปรียบเทียบอัตราส่วนประสิทธิภาพตามข้อมูลในโลกแห่งความเป็นจริงและข้อมูลที่จำลองโดยใช้การฉายรังสีท้องฟ้าที่ชัดเจนเพื่อแสดงความแตกต่างระหว่างชุดข้อมูลเน้นความไม่สอดคล้องกันของข้อมูลและรายงานประสิทธิภาพที่แม่นยำในช่วงเวลาหนึ่ง

ผู้เขียนวางแผนที่จะผลิตข้อมูลรายละเอียดเกี่ยวกับโรงงาน PV เพื่อขยายชุดข้อมูลในช่วงระยะเวลาที่ยาวนานขึ้นและนำข้อมูลประสิทธิภาพดิบเข้าสู่ที่เปิดซึ่งสามารถนำมาใช้เพื่อปรับปรุงเทคโนโลยี