Prema znanstvenicima iz Nacionalnog laboratorija za obnovljive izvore energije (NREL) Ministarstva energetike SAD- a, bifacijalna perovskitna solarna ćelija, koja dopušta sunčevoj svjetlosti da dopre do obje strane, ima potencijal za proizvodnju većih energetskih prinosa uz niže ukupne troškove.
Dvostruka priroda bifacijalne solarne ćelije omogućuje hvatanje izravne sunčeve svjetlosti na prednjoj strani i hvatanje reflektirane sunčeve svjetlosti na stražnjoj strani, što joj omogućuje da nadmaši svoje monofacijalne parnjake.
Kai Zhu, viši znanstvenik u Centru za kemiju i nanoznanost pri NREL-u, bio je glavni autor visokoučinkovitih bifacijalnih perovskitnih solarnih ćelija s jednim spojem, novog rada objavljenog u časopisu Joule. Njegovi koautori iz NREL-a su Qi Jiang, Rosemary Bramante, Paul Ndione, Robert Tirawat i Joseph Berry. Ostali koautori su sa Sveučilišta u Toledu.
Prošla istraživanja bifacijalnih perovskitnih solarnih ćelija dala su uređaje koji se smatraju neadekvatnim u usporedbi s monofacijalnim ćelijama, koje imaju trenutni rekord od 26% učinkovitosti. U idealnom slučaju, primijetili su istraživači NREL-a, bifacijalna stanica trebala bi imati učinkovitost prednje strane blisku monofacijalnoj stanici s najboljim učinkom i sličnu učinkovitost stražnje strane.
Istraživači su uspjeli napraviti solarnu ćeliju čija je učinkovitost pri osvjetljenju s obje strane bliska. Laboratorijski izmjerena učinkovitost prednjeg osvjetljenja dosegla je iznad 23%. Od stražnjeg osvjetljenja, učinkovitost je bila oko 91%–93% od prednjeg osvjetljenja.
Prije konstruiranja ćelije, istraživači su se oslanjali na optičke i električne simulacije kako bi odredili potrebnu debljinu. Sloj perovskita na prednjoj strani ćelije morao je biti dovoljno debeo da apsorbira većinu fotona iz određenog dijela sunčevog spektra i da ih ne blokira. Na poleđini ćelije, NREL tim je morao odrediti idealnu debljinu stražnje elektrode kako bi se minimalizirao gubitak otpora.
Prema Zhuu, simulacije su vodile dizajn bifacijalne ćelije. Bez te pomoći, istraživači bi morali eksperimentalno proizvoditi stanicu za stanicom kako bi došli do svojih otkrića. Na kraju su otkrili da je idealna debljina sloja perovskita oko 850 nanometara. Za usporedbu, ljudska vlas duga je otprilike 70 000 nanometara.
Kako bi procijenili učinkovitost dobivenu bifacijalnim osvjetljenjem, istraživači su postavili ćeliju između dva solarna simulatora. Izravna svjetlost bila je usmjerena na prednju stranu, dok je stražnja strana primala reflektirano svjetlo. Učinkovitost ćelije rasla je kako se povećavao omjer reflektiranog svjetla i prednjeg osvjetljenja.
Istraživači procjenjuju da bi bifacijalni perovskitni solarni modul koštao više za proizvodnju od monofacijalnog modula; međutim, bifacijalni moduli mogli bi s vremenom postati bolja financijska ulaganja jer generiraju 10%-20% više energije.
Ured za tehnologiju solarne energije Ministarstva energetike SAD-a financirao je istraživanje.