Tabele efikasnosti solarnih ćelija (verzija 53) sa www.onlinelibrary.wiley

From: www.onlinelibrary.wiley.com

1. UVOD

Od januara 1993. godine, „ Napredak u fotonaponskim uređajima “ objavio je šest mjesečnih popisa najvećih potvrđenih efikasnosti za niz fotonaponskih ćelija i tehnologije modula. 1 - 3 Dajući smjernice za uključivanje rezultata u ove tabele, ovo ne samo da daje autoritativan sažetak trenutnog stanja tehnike, već i ohrabruje istraživače da traže nezavisnu potvrdu rezultata i da izveštavaju rezultate na standardizovanoj osnovi. U verziji 33 ovih tabela, 3 rezultata su ažurirana na novi međunarodno prihvaćeni referentni spektar (Međunarodna elektrotehnička komisija IEC 60904‐3, izdanje 2, 2008).

Najvažniji kriterij za uključivanje rezultata u tabele je da su oni morali biti neovisno mjereni od strane priznatog centra za testiranje koji je naveden negdje drugdje. 2 Razlika je napravljena između tri različite prihvatljive definicije područja ćelija: ukupna površina, površina otvora i označena površina osvjetljenja, kao što je definirano i drugdje 2 (imajte na umu da, ako se koristi maskiranje, maske moraju imati jednostavnu geometriju otvora, kao što je kvadrat , pravougaoni ili kružni). Efikasnost “aktivne površine” nije uključena. Postoje i određene minimalne vrijednosti tražene površine za različite tipove uređaja (iznad 0,05 cm2 za koncentratornu ćeliju, 1 cm2 za jednu sunčanu ćeliju, 800 cm2 za modul i 200 cm2 za "submodule") ).

Rezultati su prikazani za ćelije i module napravljene od različitih poluprovodnika i za pod-kategorije unutar svakog poluvodičkog grupiranja (npr., Kristalni, polikristalni i tanki film). Od verzije 36 nadalje, informacije o spektralnom odgovoru su uključene (kada je moguće) u obliku dijagrama spoljne kvantne efikasnosti (EQE) u odnosu na talasnu dužinu, bilo kao apsolutne vrednosti ili normalizovane na vršnu izmerenu vrednost. Krivulje strujnog napona (IV) su također uključene gdje je moguće od verzije 38 nadalje. Grafički sažetak napretka tokom prvih 25 godina tokom kojih su tabele objavljene je uključen u Verziju 51. 2

Najviše potvrđene ćelije i moduli sa jednim suncem prikazani su u tabelama 1-4 . Sve promjene u tablicama od prethodno objavljenih 1 su postavljene masnim slovima. U većini slučajeva navodi se referenca u literaturi koja opisuje ili prijavljeni rezultat ili sličan rezultat (čitaoci koji identifikuju poboljšane reference mogu se podnijeti glavnom autoru). Tabela 1 sumira najbolja mjerenja za jedno-sunčane (ne-koncentratorne) ćelije i submodule.

Tabela 2 sadrži ono što bi se moglo opisati kao “primjetne iznimke” za jedno-sunčane ćelije i podmodule “one-sun” u gornjoj kategoriji. Iako nisu u skladu sa zahtevima da budu priznati kao klasni zapis, uređaji u Tabeli 2 imaju značajne karakteristike koje će biti od interesa za sekcije fotonaponske zajednice, sa unosima zasnovanim na njihovom značaju i pravovremenosti. Da bi se podstakla diskriminacija, tabela je ograničena na nominalno 12 upisa, pri čemu su sadašnji autori glasali za svoje preferencije za uključivanje. Čitaoci koji imaju sugestije o izuzetnim izuzecima za uključivanje u ovu ili naredne tabele mogu se obratiti bilo kojem od autora sa detaljima. Prijedlozi koji su u skladu sa smjernicama bit će uključeni u popis za glasanje za buduće izdanje.

Tabela 3 je prvi put predstavljena u verziji 49 ovih tabela i sumira rastući broj rezultata ćelija i submodula koji uključuju visokoučinkovite višespojne uređaje sa jednim suncem (prethodno prikazani u tabeli 1 ). U tabeli 4 prikazani su najbolji rezultati za jedno-sunčane module, i za pojedinačne i za višestruke spojeve, dok Tabela 5 pokazuje najbolje rezultate za ćelije za koncentraciju i module za koncentratore. Mali broj „primjetnih izuzetaka“ također je uključen u tabele 3-5 .

2 NOVI REZULTATI

U ovoj verziji ovih tabela prikazano je deset novih rezultata. Prvi novi rezultat u tabeli 1 (jedna ‐ sunčana ćelija) predstavlja direktan rekord za bilo koji solarni kolektor s jednom spojnicom. Efikasnost od 29,1% je izmjerena za 1-cm 2 GaAs ćeliju koju je proizveo Alta Devices 8 i mjerena na Fraunhofer Institutu za sustave solarne energije (FhG-ISE).

Drugi novi rezultat je efikasnost od 11,3% izmjerena za solarne ćelije od 1,2 cm2 CZTSSe (Cu 2 ZnSnS x Se 4 xx) izrađene od strane Instituta za nauku i tehnologiju Daegu Gyeongbuk (DGIST), Koreja 14 i mjereno u Newportu PV Laboratory.

Prvi od tri nova rezultata u tabeli 2 (jedan-sun “primjetni izuzeci”) jednak je prethodnom zapisu za malu površinu CZTSSe ćelije. Efikasnost od 12,6% je merena iu Njuportu za ćeliju 0,48 cm2, koju je ponovo proizveo DGIST. Površina ćelija je premala za klasifikaciju kao direktni rekord, sa ciljevima efikasnosti solarnih ćelija u vladinim istraživačkim programima koji su generalno određeni u smislu površine ćelija od 1 cm2 ili veće. 64 - 66

Drugi novi rezultat u Tabeli 2 predstavlja novi rekord za Pb-halid solarne ćelije perovskita, sa efikasnošću od 23,7% potvrđenom za malu površinu od 0.07 cm2 ćelija koju je izradio Institut za poluvodiče Kineske akademije nauka (ISCAS) ), Peking 33 i mjeren u Newportu.

Za perovskite ćelije, tabele sada prihvataju rezultate zasnovane na “kvazi-stacionarnim” mjerenjima (ponekad se nazivaju “stablilizirani” u perovskitskom polju, iako je to u sukobu s upotrebom u drugim područjima fotonaponskih sustava). Zajedno sa drugim novim tehnologijama, perovskit ćelije možda neće pokazati isti nivo stabilnosti kao konvencionalne ćelije, sa stabilnošću perovskitnih ćelija o kojima se raspravljalo negde drugde. 67 , 68

Treća nova “primjetna iznimka” u tablici 2 je 13,3% za vrlo malu površinu organskih solarnih ćelija od 0,04 cm2, koje su proizveli Južnokineski univerzitet i Centralni Južni univerzitet 34 i mjerene u Nacionalnoj laboratoriji za obnovljivu energiju (NREL). Stabilnost organskih solarnih ćelija razmatra se na drugim mjestima 69 , 70, a površina ćelija je opet suviše mala za klasifikaciju kao izravni zapis.

Tri nova rezultata su prikazana u Tabeli 3 koja se odnosi na jedno-sunčane, višenamjenske uređaje. Prvi je 23,3% za monolitni, 3-spojni, 2-terminalni GaInP / GaAs / Si tandemski uređaj (monolitni, metamorfni, direktni rast) od 1 cm 2 proizveden i mjeren od strane Fraunhofer Instituta za sustave solarnih energija. 39. \ t

Drugi novi rezultat prikazuje demonstraciju efikasnosti od 27,3% za 1-cm 2 perovskit / silikonske monolitne dvije spojnice, dva terminalna uređaja koje je proizveo Oxford PV 40 i ponovo izmjeren od strane Fraunhofer instituta za solarnu energiju. Imajte na umu da ova efikasnost sada prelazi najveću efikasnost za silicijumske ćelije sa jednom spojnicom (Tabela 1 ), iako za mnogo manju površinu uređaja.

Treći novi rezultat za tabelu 3 je uključen kao višestruka ćelija “primjetan izuzetak.” Efikasnost od 37,8% je izmjerena za 1 − cm 2 GaInP / GaAs / GaInAs monolitne tročlanice, dvije terminalne ćelije proizvedene od strane Microlink Devices 44 i mereno u NREL. Značajna karakteristika ovog uređaja je da je napravljen pomoću epitaksijalnog podizanja sa podloge koja se može ponovo koristiti. 44

Dva nova rezultata prikazana su u tabeli 5 (“ćelije i moduli koncentratora”). Prvi je 30,5% efikasnost za jednu jedinicu GaAs koncentratorne ćelije proizvedene i mjerene NREL-om.

Drugi je “značajan izuzetak”. Efikasnost od 41,4% iskazana je za minimalodul koncentratora od 122 cm2 koji se sastoji od 10 staklenih akromatskih sočiva i 10 GaInP / GaAs, GaInAsP / GaInAs 4-spojnih solarnih ćelija koje su proizvedene i mjerene pomoću FhG-ISE. Ovo je najviša efikasnost mjerena za takav međusobno povezani modul koncentratora.

EQE spektri za nove rezultate GaAs i CZTSSe ćelija prikazani u ovom izdanju ovih tabela prikazani su na slici 1A, a slika 1B prikazuje krive gustoće struje (JV) za iste uređaje. Slika 2A prikazuje EQE za nove OPV ćelije i rezultate modula perovskita sa slikom 2 B koja prikazuje njihove trenutne JV krivulje. Na slici 3 A, B prikazane su odgovarajuće EQE i JV krivulje za nove rezultate dvokomponentnih ćelija.

Slika 1

Otvorite u programu PowerPoint

A, Eksterna kvantna efikasnost (EQE) za nove rezultate GaAs i CZTSSe ćelija u ovom broju; B, odgovarajuće krivulje gustoće struje (JV) za iste uređaje [Boja može biti prikazana na wileyonlinelibrary.com ]

Slika 2

Otvorite u programu PowerPoint

A, Eksterna kvantna efikasnost (EQE) za nove rezultate OPV i perovskit ćelija u ovom broju; B, odgovarajuće krivulje gustoće i napona struje (JV) [slika u boji može se pogledati na wileyonlinelibrary.com ]

Slika 3

Otvorite u programu PowerPoint

A, Eksterna kvantna efikasnost (EQE) za nove rezultate višestrukih ćelija prikazanih u ovom izdanju (neki rezultati su normalizovani); B, odgovarajuće krivulje gustoće struje (JV) [slika se može vidjeti na wileyonlinelibrary.com ]

3 ODRICANJE

Iako su informacije date u tabelama date u dobroj vjeri, autori, urednici i izdavači ne mogu prihvatiti direktnu odgovornost za bilo kakve greške ili propuste.

ZAHVALNOST

Australijski centar za napredne fotonaponske sisteme počeo je sa radom u februaru 2013. uz podršku australske vlade preko Australske agencije za obnovljivu energiju (ARENA). Australska vlada ne prihvata odgovornost za stavove, informacije ili savete koji su ovde izraženi. Rad D. Levi je podržan od strane US Department of Energy pod ugovorom br. DE-AC36‐08 ‐ GO28308 sa Nacionalnom laboratorijom za obnovljivu energiju. Rad na AIST-u je djelimično podržan od strane Japanske organizacije za razvoj nove energije i industrijske tehnologije (NEDO) pri Ministarstvu ekonomije, trgovine i industrije (METI).