Wissenschaftler der Princeton University und der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die die Technologien von Silizium und Perowskit kombiniert. Diese Tandem-Solarzelle steigert nicht nur die Gesamteffizienz, sondern verbessert auch die Stabilität und behebt das Problem der spannungsbedingten Veränderungen bei Perowskit-Zellen. Die Forscher führten ein Experiment mit drei Strängen von Solarzellen durch: einem mit Siliziumzellen, einem mit Perowskitzellen und einem mit den Tandem-Solarzellen. Dabei wurde eine teilweise Verschattung simuliert, die in der Regel zu einer Beeinträchtigung der Perowskitzellen führt. Die Tandem-Solarzelle war jedoch ebenso widerstandsfähig wie die Silizium-Zelle und schützte die Perowskitzellen. Die Forscher sind der Meinung, dass der Einsatz von Siliziumzellen zur Ergänzung von Perowskitzellen die Stabilitätsprobleme lösen und die kommerziellen Aussichten verbessern kann. Sie weisen auch darauf hin, dass Tandem-Solarzellen die Solartechnik vorantreiben könnten, wenn die Effizienzgrenzen von Siliziumzellen erreicht sind. Obwohl noch einige Herausforderungen bestehen, wie beispielsweise die mangelnde Hitzebeständigkeit, sollte der Fokus zukünftiger Solartechnik-Entwicklungen auf Tandem-Geräten liegen. Diese Arbeit wurde von KAUST und NREL unterstützt.
Einführung
Wissenschaftler der Princeton University und der King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) haben eine Tandem-Solarzelle entwickelt, die die Technologien von Silizium und Perowskit kombiniert. Dieser Artikel wird die Vorteile von Tandem-Solarzellen, ihre Leistung im Vergleich zu herkömmlichen Silizium- und Perowskit-Zellen sowie ihre potenzielle Auswirkung auf die Solarindustrie untersuchen.
Ein kurzer Überblick über Tandem-Solarzellen
Tandem-Solarzellen sind eine Art von Solarzellen, die mehrere Schichten unterschiedlicher Halbleitermaterialien kombinieren, um Strom aus Sonnenlicht zu erzeugen. Bei der von den Forschern der Princeton University und KAUST entwickelten Silizium-Perowskit-Tandem-Solarzelle besteht die Tandemstruktur aus einer Schicht Siliziumzellen und einer Schicht Perowskitzellen.
Zusammenfassung: Dieser Abschnitt bietet einen Überblick über Tandem-Solarzellen, erläutert ihre grundlegende Struktur und wie sie sich von herkömmlichen Solarzellen unterscheiden.
Vorteile von Tandem-Solarzellen
Tandem-Solarzellen bieten mehrere Vorteile gegenüber herkömmlichen Silizium- oder Perowskit-Solarzellen. Einer der Hauptvorteile ist die erhöhte Effizienz, die durch die Kombination der beiden Technologien erreicht wird. Durch die Nutzung der ergänzenden Eigenschaften von Silizium und Perowskit kann die Gesamteffizienz der Tandem-Solarzelle signifikant verbessert werden.
Ein weiterer Vorteil ist die verbesserte Stabilität. Perowskitzellen sind bekannt dafür, dass sie unter Spannungseinwirkung, insbesondere bei teilweiser Abschattung, Veränderungen aufweisen. Die Forscher stellten jedoch fest, dass das Tandem-Solarmodul ebenso widerstandsfähig wie das rein siliziumbasierte Modul war, was darauf hindeutet, dass die Verbindung der beiden Technologien die Perowskitzellen schützt.
Zusammenfassung: In diesem Abschnitt werden die Vorteile von Tandem-Solarzellen diskutiert, wobei der Schwerpunkt auf der erhöhten Effizienz und der verbesserten Stabilität im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen liegt.
Experimentelle Studie
Die Forscher führten ein Experiment zur Vergleich der Leistung von Siliziumzellen, Perowskitzellen und Tandem-Solarzellen unter simulierten Bedingungen teilweiser Abschattung durch. Ziel dieses Experiments war es, die Widerstandsfähigkeit des Tandem-Solarmoduls zu bewerten und festzustellen, ob die Verbindung zwischen Silizium- und Perowskit-Technologien die Perowskitzellen schützen konnte.
Zusammenfassung: Dieser Abschnitt gibt einen Überblick über die von den Forschern durchgeführte experimentelle Studie und hebt die Ziele und die Methodik hervor.
Ergebnisse und Erkenntnisse
Die experimentellen Ergebnisse zeigten, dass das Tandem-Solarmodul unter Bedingungen teilweiser Abschattung genauso gut abschnitt wie das rein siliziumbasierte Modul. Dies deutet darauf hin, dass die Verbindung zwischen Silizium- und Perowskit-Technologien die Perowskitzellen effektiv vor Degradation schützte.
Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass die Verwendung von Siliziumzellen, um Perowskitzellen zu ergänzen, Stabilitätsprobleme lösen und die kommerziellen Aussichten der Perowskit-Technologie verbessern könnte.
Zusammenfassung: Dieser Abschnitt stellt die Ergebnisse der Studie vor und hebt die Widerstandsfähigkeit des Tandem-Solarmoduls sowie deren Auswirkungen auf die Perowskit-Technologie hervor.
Tandem-Solarzellen: Zukunftsaussichten
Tandem-Solarzellen haben das Potenzial, die Solarindustrie zu revolutionieren, insbesondere da Siliziumzellen ihre Effizienzgrenzen erreichen. Durch die Kombination verschiedener Halbleitermaterialien können Forscher die Effizienz und Stabilität von Solarzellen weiter verbessern.
Obwohl die von den Forschern der Princeton University und KAUST entwickelte Tandem-Solarzelle vielversprechende Ergebnisse zeigt, gibt es immer noch Herausforderungen zu bewältigen. So hat das aktuelle Tandem-Gerät eine geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze. Das Team ist jedoch der Meinung, dass diese Herausforderungen durch weitere Forschung und Entwicklung bewältigt werden können.
Zusammenfassung: Dieser Abschnitt diskutiert die zukünftigen Aussichten von Tandem-Solarzellen und betont ihr Potenzial, die Solarenergie-Forschung voranzutreiben, sowie die noch zu bewältigenden Herausforderungen.
Schlussfolgerung
Die Entwicklung von Tandem-Solarzellen, die die Technologien von Silizium und Perowskit kombinieren, bietet eine vielversprechende Lösung zur Steigerung der Effizienz und Verbesserung der Stabilität von Solarzellen. Das von den Forschern der Princeton University und KAUST durchgeführte Experiment zeigt die Widerstandsfähigkeit des Tandem-Solarmoduls unter Bedingungen teilweiser Abschattung und unterstreicht das Potenzial dieser Technologie für die Kommerzialisierung.
Obwohl noch Herausforderungen, wie die geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Hitze, zu bewältigen sind, zeigen Tandem-Solarzellen großes Potenzial für die Zukunft der Solarindustrie. Durch die Kombination verschiedener Halbleitermaterialien können Forscher die Effizienz und Stabilität von Solarzellen weiter verbessern und die Grenzen der solaren Energieerzeugung erweitern.
Zusammenfassung: Dieser Abschnitt bietet eine prägnante Zusammenfassung der im Artikel diskutierten Hauptpunkte und betont die Bedeutung von Tandem-Solarzellen und ihre potenzielle Auswirkung auf die Solarindustrie.
