太陽能電池將太陽能電池和蓄電池結(jié)合在同一設(shè)備中,是一種新穎的分散式集成可再生能源供應(yīng)方法。提出這種設(shè)計(jì)是為了最大限度地減少由太陽能電池的電荷提取、布線以及電壓或電流失配引起的損失。
德國(guó)馬克斯普朗克固態(tài)研究所的研究人員探索了基于地球上豐富且廉價(jià)的二維聚合碳氮化物作為光電陽極的太陽能電池的光學(xué)設(shè)計(jì)特性。
為此,該團(tuán)隊(duì)首先必須找到一種方法來沉積一層薄薄??的二維氮化碳鉀、聚庚嗪酰亞胺、K-PHI,它通常呈粉末形式或納米粒子的水懸浮液形式。然后,他們進(jìn)行了光學(xué)模擬和實(shí)驗(yàn),以仔細(xì)研究太陽能電池的效率限制和設(shè)計(jì)考慮因素。
太陽能電池是半透明的,可以吸收兩側(cè)的光線。具體來說,它將一系列具有不同功能的半透明材料層夾在兩個(gè)高透明導(dǎo)電玻璃層之間。
通過計(jì)算包含不同 K-PHI 活性層厚度和相應(yīng)聚苯乙烯磺酸鹽空穴存儲(chǔ)材料層的太陽能電池內(nèi)的吸收率,研究人員發(fā)現(xiàn),無論活性層厚度如何,只要收集層比有源層薄。
他們還發(fā)現(xiàn),更薄的活性層會(huì)導(dǎo)致更大的光充電電流(更好的太陽能電池功能),但電容量更低(更差的電池功能)。
研究小組還報(bào)告說,他們的設(shè)備顯示出很強(qiáng)的多功能性。它既可以提供大的一次性電流,也可以提供較小的電流,這些電流可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間,這是移動(dòng)電話的典型要求。
“我們展示了在通過照明產(chǎn)生的光充電電流范圍內(nèi)的小放電電流下,能量輸出如何顯著增加。這使我們得出結(jié)論,只有輕微的光強(qiáng)度增加才能帶來顯著的性能提升,”研究人員在《先進(jìn)能源材料》發(fā)表的《彌合太陽能電池和電池之間的差距:基于二維碳氮化物的雙功能太陽能電池的光學(xué)設(shè)計(jì)》中寫道。
他們補(bǔ)充說,論文中提出的結(jié)果可以轉(zhuǎn)移到其他太陽能電池概念,例如光電容器或太陽能氧化還原液流電池,它們都利用雙功能電極或具有分離的光吸收和電荷存儲(chǔ)材料異質(zhì)結(jié)。
原標(biāo)題:同時(shí)吸收、儲(chǔ)存光的太陽能電池