Zastosowanie ogniw słonecznych rozszczepionych singletowo i tandemowych może efektywniej generować energię słoneczną, a jednocześnie pomóc obniżyć temperatury pracy, wydłużyć żywotność sprzętu i wprowadzić nowy paradygmat rozwoju nowej generacji technologii energii słonecznej.
Bateria tandemowa może składać się z nowych związków, takich jak nanokryształy krzemu i perowskitu. Nanokryształy-typu perowskitu mają większe pasmo wzbronione niż krzem, co pomaga urządzeniu przechwytywać więcej widma słonecznego do celów wytwarzania energii.
Najlepszym rozwiązaniem dla tradycyjnych ogniw słonecznych jest to, że każdy foton generuje elektron jako nośnik energii elektrycznej. Technologia rozszczepienia singletowego wytwarza dwukrotnie więcej elektronów niż w przypadku tradycyjnym, czyli jeden foton wzbudza dwa elektrony. W sprzęcie realizującym rozszczepienie singletu znajduje się tetracen, który może przenosić energię wytworzoną w wyniku rozszczepienia singletu na krzem.
Naukowcy i inżynierowie na całym świecie ciężko pracują, aby znaleźć najlepszy sposób na zintegrowanie ogniw tandemowych i procesów rozszczepienia singletów z komercyjnymi urządzeniami słonecznymi, aby zastąpić tradycyjne jednozłączowe krzemowe ogniwa słoneczne powszechnie stosowane w dachach i-wielkoskalowych układach.
Tym razem badacze podkreślili kilka kluczowych zalet komórek szeregowych i rozszczepienia singletowego. Naukowcy wykazali, że ogniwa tandemowe krzem/perowskit i ogniwa z rozszczepieniem singletu oparte na tetracenie mogą pracować w niższych temperaturach niż tradycyjne urządzenia krzemowe. Zmniejszy to wpływ strat ciepła na sprzęt, przedłuży żywotność sprzętu i obniży koszty energii związane z produkcją sprzętu.
Przykładowo obniżenie temperatury pracy modułu o 5-10 stopni jest równoznaczne ze wzrostem rocznej produkcji energii o 2%-4%. Powszechnie uważa się, że żywotność urządzenia podwaja się przy każdym spadku temperatury o 10 stopni. Oznacza to, że żywotność baterii szeregowej wzrosła o 3,1 roku, a żywotność baterii singletowej wzrosła o 4,5 roku.
Ponadto bateria rozszczepienia singletowego ma jeszcze jedną zaletę. Kiedy tetracen ulegnie nieuchronnej degradacji, stanie się przezroczysty dla promieniowania słonecznego, dzięki czemu bateria będzie mogła nadal funkcjonować jako tradycyjne urządzenie krzemowe.
Dr Jessica Yajie, główna autorka tego badania, powiedziała: „Komercyjną wartość technologii fotowoltaicznej można osiągnąć poprzez poprawę efektywności konwersji energii lub wydłużenie okresu eksploatacji. To pierwsze jest główną siłą napędową rozwoju technologii nowej-generacji, podczas gdy (poprzednio) ludzie prawie nie brali pod uwagę tego drugiego, czyli potencjalnej korzyści w zakresie-czasu użytkowania”.