両面ペロブスカイト太陽電池、次の投資先?

ペロブスカイト電池は、第3世代の非シリコン薄膜電池の代表格として、誕生以来大きな注目を集めてきました。 太陽光発電メーカー、資本市場、研究開発グループはいずれもペロブスカイト太陽電池に大きな期待を寄せています。

市場で一般的に使用されている結晶シリコン太陽電池と比較して、ペロブスカイト太陽電池は結晶シリコンの10倍以上の光吸収能力があり、変換効率は常に向上しています。 また、比較的軽くて薄いため、豊富な用途シナリオがあり、材料の製造コストが比較的低くなります。 欠点は、安定性が比較的悪く、耐用年数が比較的短いことです。

しかし、ペロブスカイトに関する技術革新と改良は絶えず進歩しています。 ペロブスカイトと結晶シリコンを混合して積層型太陽エネルギーを形成することに焦点を当てている研究者もいます。 効率を向上させるために両面ペロブスカイトセルを開発した研究チームもあります。

数日前、米国エネルギー省の国立再生可能エネルギー研究所（NREL）の研究チームは、新しく開発された両面ペロブスカイト太陽電池が91パーセントの-93パーセントの設備を達成したと主張しました。

この実験研究によると、両面ペロブスカイトセルは片面ペロブスカイトセルよりも20パーセント多くの電力を生成する可能性があります。

「高効率両面受光単接合ペロブスカイト太陽電池」と題されたこの研究は、雑誌『ジュール』に掲載された。

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背面での反射光の受光効率が前面に近い

いわゆる両面ペロブスカイト太陽電池は、その名前が示すように、両面で太陽光を取り込んで発電できることを意味しており、裏面で取り込まれた太陽光は主にモジュールの下の反射光によるものです。

反射光を吸収すると効率が大幅に低下しますか?

片面太陽電池の効率は 26% という過去最高に達しました。 今回、NRELは、裏面の効率は表面の効率の91-93パーセントであり、裏面の効率は約24パーセントに達する可能性があると主張しました。 効果はまだ非常に優れています。

研究者らは、厚さを変更して両面照明下で非常に近い効率を達成する両面ペロブスカイト太陽電池を設計したと述べている。 彼らは光学的および電気的シミュレーションを使用して、バッテリーに必要な厚さを決定しました。

太陽スペクトルの特定の部分の光子の大部分を吸収するには、両面受光型太陽電池の前面のペロブスカイト層が十分に厚くなければなりませんが、光子をブロックするほど厚くはありません。 研究チームはまた、抵抗損失を最小限に抑えるための背面電極の理想的な厚さを決定しました。

研究チームは、シミュレーション値に基づいて、正確な厚さ 850 ナノメートルの両面セルを設計しました。 これは、人間の髪の毛の厚さである約 70,000 ナノメートルよりもはるかに小さいです。

研究者らは、両面照明によって達成される効率を評価するために、2 つのソーラーシミュレーターの間にセルを配置しました。 直接光は正面に向けられ、背面は反射光を受けます。 ペロブスカイトセルの効率は、正面から照射された光に対する反射光の比率が増加するにつれて増加します。

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両面ペロブスカイトはより経済的です

NRELによると、両面ペロブスカイト電池の目標は、オックスフォード太陽光発電の28.6パーセントなど、さまざまな市販電池で公表されている片面効率と同等の前面効率を達成することだが、裏面効率も非常に近い。これらのレベルまで。 テストセルでは、前面側の変換効率は 23 パーセント、背面側の変換効率は前面側効率の 91-93 パーセントでした。

「このペロブスカイトセルはどちらの側でも非常に効率的に動作することができます」とNRELの化学・ナノサイエンスセンターの上級科学者Kai Zhu氏は述べた。

同氏は、製造コストは片面セルよりも高いものの、長期的には両面ペロブスカイトの発電量は片面セルよりも10-20パーセント高い可能性があり、発電量が2倍であることが証明されていると付け加えた。片面ペロブスカイトはより経済的です。

NREL の研究は、米国エネルギー省の太陽エネルギー技術局から資金提供を受けており、現在は仮説の段階にあります。

現在、片面ペロブスカイトセルはまだ大量生産されておらず、ましてや両面セルもまだ量産されていません。 業界は、ペロブスカイトが屋根や小規模プロジェクトから始めて太陽光発電市場に参入する可能性があると考えています。 これらのプロジェクトでは、設置コストよりも高い効率が重要であり、そのためにはまず筋膜技術の革新が必要です。 現時点では、このテクノロジーを市場に投入しようとしている企業にとって、それが大きな懸念事項となっています。

ただし、両面太陽エネルギーは、科学研究コミュニティが常に模索している方向性です。

これに先立ち、オランダエネルギー研究センター（ECN）は、効率が最大30.2パーセントの両面タンデムペロブスカイト太陽電池の開発に成功したと発表した。これは、従来の太陽電池（約20パーセント）の効率よりも3分の1高い。 -22パーセント）。

このセルには、ペロブスカイト薄膜技術、結晶シリコン技術、両面シリコン技術が採用されています。 表面で太陽光を吸収して発電するほか、裏面でも環境からの散乱光や反射光を受けて発電します。 したがって、総合的な発電効率が高くなります。 片面太陽電池の限界を突破し、30.2％という高い光電変換効率を達成しました。

中国では、両面結晶シリコン太陽エネルギーの使用事例がすでに存在します。 花甸天津海京の100万キロワットの「塩分太陽補完型」太陽光発電プロジェクトは、両面太陽エネルギーを利用する。 「塩光補完」発電所には両面発電設計が追加されました。 太陽光発電パネルの上面で電気エネルギーを直接変換できるだけでなく、背面でも水面から反射する太陽光を吸収することができ、太陽光発電所の発電効率を5パーセント-7パーセント向上させることができます。