새로운 공식에 의해 잠금 해제 된 '어두운면'의 태양력

양면 태양 전지는 이미 주유소의 캐노피처럼 땅이나 지붕 위에 수평으로 수평으로 패널을 놓을 수있게 해주지 만,이 패널이 궁극적으로 얼마나 많은 전기를 생산할 수 있는지 또는 그들이 절약 할 수있는 돈인지는 정확히 알려지지 않았습니다.

새로운 열역학적 공식에 따르면, 양면 패널을 구성하는 이중 셀은 오늘날의 단측 태양 전지 패널의 단층 셀보다 평균 15 %에서 20 % 더 많은 햇빛을 생성합니다. 잔디, 모래, 콘크리트와 흙.

Purdue University 물리학 자 2 명이 개발 한이 공식은 열역학적 한계에 의해 정의 된 다양한 환경에서 이중 태양 전지가 생성 할 수있는 최대 전력을 분 단위로 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

"이 공식은 단순한 삼각형을 포함하지만 수년간의 모델링과 연구가 필요한이 우아하고 간단한 공식에 극도로 복잡한 물리 문제를 증류시키는 것입니다.이 삼각형은 회사가 차세대 태양 전지에 대한 투자에 대한 더 나은 결정을 내리고 설계 방법을 찾는 데 도움이됩니다 Purdue의 Jai N. Gupta 전기 및 컴퓨터 공학 교수 인 Muhammad "Ashraf"Alam은 이렇게 말했다.

국립 과학원 (National Academy of Sciences) 절차에 발표 된 논문에서, 현재 방글라데시의 이스트 웨스트 대학교 (East West University) 조교수 인 Alam과 공동 저자 인 Ryyan Khan은이 기술이 개발 된 모든 태양 전지의 열역학적 한계를 계산하는 데 어떻게 사용될 수 있는지 보여준다. 지난 50 년. 이러한 결과는 향후 20 년에서 30 년 동안 개발 될 기술로 일반화 될 수 있습니다.

희망은 이러한 계산이 태양열 농장이 사용 초기에 이중 셀을 최대한 활용하는 데 도움이 될 것입니다.

Alam은“단일면 전지가 현장에 비용 효과적인 방식으로 나타나려면 거의 50 년이 걸렸다”고 말했다. "이 기술은 상당히 성공적 이었지만 이제는 더 이상 효율성을 크게 높이거나 비용을 줄일 수 없다는 것을 알고 있습니다. 우리의 공식은보다 빠른 시간 단위로 이중 기술 개발을 안내하고 가속화 할 것입니다."

전문가들은 2030 년까지 이중 태양 전지가 전세계 태양 전지 패널 시장 점유율의 거의 절반을 차지할 것으로 추정하고있다.

Alam의 접근 방식은 "Shockley-Queisser triangle"이라고 불립니다. 이는 William Shockley와 Hans-Joachim Queisser의 연구자들이 단안 태양 전지의 이론상 최대 효율에 대한 예측을 바탕으로하기 때문입니다. 이 최대 점 또는 열역학적 한계는 삼각형 모양을 형성하는 하향 경 사진 선 그래프에서 식별 할 수 있습니다.

이 공식은 표면으로부터 반사 된 빛에 의해 이중 태양 전지의 효율 이득이 증가 함을 보여준다. 예를 들어 초목이있는 표면에 비해 콘크리트에서 반사 된 빛으로부터 훨씬 더 많은 힘이 변환됩니다.

연구원들은이 공식을 사용하여 농지의 패널과 인구 밀도가 높은 도시의 건물 창에 대한 더 나은 이중 디자인을 권장합니다. 투명한 양면 패널을 통해 농작물 생산을 차단하는 그림자를 드리 우지 않고 농지에서 태양 광 발전을 할 수 있습니다. 한편, 건물의 이중창을 만들면 도시가 더 많은 재생 에너지를 사용하는 데 도움이 될 것입니다.

이 논문은 또한 전기 흐름을 용이하게하는 접합부라고 불리는 반도체 물질 사이의 경계 수를 조작함으로써 이중 셀의 잠재력을 극대화하는 방법을 제안합니다. 단일 접합을 갖는 이축 세포는 단일면 세포에 비해 가장 큰 효율 이득을 제공한다.

칸은“상대 이득은 작지만 절대 이득은 상당하다. 접합 수를 늘리면 초기 상대 이익은 사라지지만 절대 이득은 계속 증가한다”고 말했다.

이 백서에 자세히 나와있는이 공식은 철저히 검증되었으며 회사가 이중 셀 설계 방법을 결정할 때 사용할 수 있습니다.