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Ultrathin Solar Cell With Magnesium-Based Optical Switching for Window Applications

Götz-Köhler, Maximilian und Meddeb, Hosni und Gehrke, Kai und Vehse, Martin und Agert, Carsten (2021) Ultrathin Solar Cell With Magnesium-Based Optical Switching for Window Applications. IEEE Journal of Photovoltaics, 11 (6), Seiten 1388-1394. IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers. doi: 10.1109/JPHOTOV.2021.3110311. ISSN 2156-3381.

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Offizielle URL: http://dx.doi.org/10.1109/JPHOTOV.2021.3110311

Kurzfassung

Photovoltaic windows that can be switched between transparent and energy harvesting mode can be realized by using ultrathin solar absorbers embedded in an optical nanocavity. In the present work, we use a 5 nm thick amorphous germanium absorber integrated in a magnesium-based thin film optical cavity, which switches from an absorptive to a transparent state due to hydrogen absorption. We analyze the influence of the mirror layer thickness on the light absorption, photocurrent generation, and transmission as well as color neutrality of the device. The optical properties are studied by 1-D transfer-matrix method by changing Mg thickness between 0 and 100 nm, then compared to the experimental results of fabricated devices. When the thickness of Mg increases, the switchable average transparency varies between 25% and 0%, while the power conversion efficiency rises up to 2.3%. The applicability of the device is tested by modeling the annual power generation in realistic scenarios. The influence of the cardinal orientation and the seasons on the switchable photovoltaic window implemented in a building facade with the abovementioned parameters is analyzed for different switching scenarios.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/144185/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Ultrathin Solar Cell With Magnesium-Based Optical Switching for Window Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Götz-Köhler, MaximilianMaximilian.Goetz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-6078-4359NICHT SPEZIFIZIERT
Meddeb, Hosnihosni.meddeb (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-8939-7910NICHT SPEZIFIZIERT
Gehrke, KaiKai.Gehrke (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-0591-8289NICHT SPEZIFIZIERT
Vehse, MartinMartin.Vehse (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0578-6121NICHT SPEZIFIZIERT
Agert, CarstenCarsten.Agert (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4733-5257NICHT SPEZIFIZIERT
Datum:23 September 2021
Erschienen in:IEEE Journal of Photovoltaics
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:11
DOI:10.1109/JPHOTOV.2021.3110311
Seitenbereich:Seiten 1388-1394
Verlag:IEEE - Institute of Electrical and Electronics Engineers
ISSN:2156-3381
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Magnesium optical switching, smart window, switchable solar cell, ultrathin solar cell
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Energiesystemdesign
HGF - Programmthema:Digitalisierung und Systemtechnologie
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SY - Energiesystemtechnologie und -analyse
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Energiesystemtechnologie
Standort: Oldenburg
Institute & Einrichtungen:Institut für Vernetzte Energiesysteme > Stadt- und Gebäudetechnologien
Hinterlegt von: Götz, Maximilian
Hinterlegt am:01 Nov 2021 09:42
Letzte Änderung:19 Nov 2021 20:41

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