يمكن أن يؤدي استخدام الخلايا الشمسية الانشطارية والترادفية إلى توليد الطاقة الشمسية بشكل أكثر كفاءة، وفي الوقت نفسه يساعد في تقليل درجات حرارة التشغيل، وإطالة عمر خدمة المعدات، وإدخال نموذج جديد لتطوير جيل جديد من تكنولوجيا الطاقة الشمسية.
يمكن أن تتكون البطارية الترادفية من مركبات جديدة مثل السيليكون وبلورات البيروفسكايت النانوية. تحتوي البلورات النانوية من نوع البيروفسكايت- على فجوة نطاقية أكبر من السيليكون، مما يساعد الجهاز على التقاط المزيد من الطيف الشمسي لتوليد الطاقة.
الحل الأفضل للخلايا الشمسية التقليدية هو أن كل فوتون يولد إلكترونًا كحامل للطاقة الكهربائية. تنتج تقنية الانشطار المفرد ضعف عدد الإلكترونات كما في الحالة التقليدية، أي أن فوتونًا واحدًا يثير إلكترونين. يوجد تيتراسين في المعدات التي تحقق انشطار القميص، والذي يمكنه نقل الطاقة الناتجة عن انشطار القميص إلى السيليكون.
يعمل العلماء والمهندسون حول العالم جاهدين للعثور على أفضل طريقة لدمج الخلايا الترادفية وعمليات الانشطار الفردي في معدات الطاقة الشمسية التجارية لتحل محل الخلايا الشمسية السيليكونية التقليدية أحادية الوصلة-والتي توجد عادة في أسطح المنازل والمصفوفات-الكبيرة الحجم.
هذه المرة، سلط الباحثون الضوء على بعض المزايا الرئيسية للخلايا المتسلسلة وانشطار القميص. أظهر الباحثون أن الخلايا الترادفية المصنوعة من السيليكون/البيروفسكايت والخلايا الانشطارية المفردة المعتمدة على التيتراسين يمكن أن تعمل في درجات حرارة أقل من أجهزة السيليكون التقليدية. سيؤدي ذلك إلى تقليل تأثير فقدان الحرارة على المعدات، وإطالة عمر خدمة المعدات، وتقليل تكلفة الطاقة لإنتاج المعدات.
على سبيل المثال، انخفاض درجة حرارة تشغيل الوحدة بمقدار 5 درجات -10 درجات يعادل زيادة قدرها 2% - 4% في توليد الطاقة السنوي. وجد بشكل عام أن عمر الجهاز يتضاعف مع كل انخفاض في درجة الحرارة بمقدار 10 درجات. وهذا يعني أن عمر بطارية السلسلة قد زاد بمقدار 3.1 سنة، كما زاد عمر بطارية الانشطار الفردي بمقدار 4.5 سنة.
بالإضافة إلى ذلك، تتمتع بطارية الانشطار المفردة بميزة أخرى. عندما يتحلل التيتراسين حتماً، فإنه سيصبح شفافاً أمام الإشعاع الشمسي، مما يسمح للبطارية بمواصلة العمل كجهاز سيليكون تقليدي.
قالت الدكتورة جيسيكا ياجي، المؤلف الرئيسي لهذا البحث: "يمكن تحقيق القيمة التجارية للتكنولوجيا الكهروضوئية من خلال تحسين كفاءة تحويل الطاقة أو إطالة عمر التشغيل. فالأول هو القوة الدافعة الرئيسية لتطوير تقنيات الجيل التالي-، بينما (سابقًا) لم يتم أخذ الأخير تقريبًا، وهو ميزة العمر الافتراضي-" في الاعتبار.