Mae ffisegwyr ym Mhrifysgol Abertawe a Phrifysgol Åbo Akademi wedi torri tir newydd sylweddol mewn technoleg celloedd solar drwy ddatblygu model dadansoddol newydd sy'n gwella dealltwriaeth o ddyfeisiau ffotofoltäig ffilm denau a’u heffeithlonrwydd.
Am bron wyth degawd, mae'r hafaliad deuod Shockley wedi esbonio sut mae cerrynt yn llifo drwy gelloedd solar; y cerrynt trydanol sy'n pweru eich cartref neu'n gwefru eich banc batri. Serch hynny, mae'r astudiaeth newydd hon yn herio'r ddealltwriaeth draddodiadol hon ar gyfer dosbarth penodol o gelloedd solar y genhedlaeth nesaf, sef: Celloedd solar ffilm denau
Mae effeithlonrwydd y celloedd solar ffilm denau hyn, sydd wedi'u gwneud o ddeunyddiau hyblyg a rhad, wedi bod yn gyfyngedig oherwydd ffactorau nad oedd y modelau dadansoddol presennol yn gallu eu hesbonio'n llawn.
Mae'r astudiaeth newydd yn taflu goleuni ar sut mae'r celloedd solar hyn yn cyflawni effeithlonrwydd optimaidd. Mae'n datgelu cydbwysedd pwysig rhwng casglu’r trydan a gynhyrchir gan olau a lleihau colledion oherwydd ail-gyfuno, lle mae gwefrau trydanol yn canslo ei gilydd.
"Mae ein canfyddiadau'n cynnig dealltwriaeth allweddol o'r dulliau sy'n ysgogi ac yn cyfyngu ar gasglu gwefr, ac yn y pen draw, effeithlonrwydd trosi pŵer, mewn dyfeisiau ffotofoltäig symudedd isel" meddai'r prif awdur, Dr Oskar Sandberg o Brifysgol Åbo Akademi, y Ffindir.
Model Newydd yn Canfod y Darn Coll
Roedd gan y modelau dadansoddol blaenorol ar gyfer y celloedd solar hyn fan dall: "cludwyr wedi’u chwistrellu" - gwefrau sy'n mynd i mewn i'r ddyfais o'r cysylltwyr. Mae'r cludwyr hyn yn cael effaith sylweddol ar ailgyfuno a diffyg effeithlonrwydd.
"Nid oedd y modelau traddodiadol yn cyfleu'r darlun cyfan, yn enwedig ar gyfer y celloedd ffilm denau hyn gyda lled-ddargludyddion symudedd isel", meddai'r prif ymchwilydd, yr Athro Cysylltiol Ardalan Armin o Brifysgol Abertawe. "Mae ein hastudiaeth newydd yn mynd i'r afael â'r bwlch hwn drwy gyflwyno hafaliad deuod newydd sydd wedi'i deilwra'n arbennig i ystyried y cludwyr chwistrellu pwysig hyn a'u hailgyfuno gyda'r rhai sydd wedi'u ffotogynhyrchu".
"Nid yw ailgyfuno rhwng gwefrau chwistrellu a'r rhai sydd wedi'u ffotogynhyrchu'n broblem fawr mewn celloedd solar traddodiadol megis celloedd ffotofoltäig silicon sy'n gannoedd o weithiau'n fwy trwchus na'r genhedlaeth nesaf o gelloedd ffotofoltäig ffilm denau megis celloedd solar organig", ychwanegodd Dr Sandberg.
Meddai'r Athro Cysylltiol Armin: "Dywedodd un o'r ffisegwyr damcaniaethol gorau erioed, Wolfgang Pauli, ‘God made the bulk; the surface was the work of the devil’. Gan fod gan gelloedd solar ffilm denau ardaloedd rhyngwynebol llawer mwy fesul swmp na silicon traddodiadol; does dim syndod bod “gwaith y diafol” yn effeithio arnynt yn fwy drastig - sef ail-gyfuno gwefrau ffotogynhyrchu gwerthfawr â rhai wedi'u chwistrellu ger y rhyngwyneb!"
Effaith ar Ddatblygiad Celloedd Solar y Dyfodol
Mae'r model newydd hwn yn cynnig fframwaith newydd i ddylunio celloedd solar tenau a ffotosynwyryddion sy'n fwy effeithlon, gan optimeiddio dyfeisiau presennol a dadansoddi priodweddau deunyddiau. Gall hefyd gynorthwyo wrth hyfforddi peiriannau a ddefnyddir ar gyfer optimeiddio dyfeisiau, sy'n gam sylweddol ymlaen wrth ddatblygu'r genhedlaeth nesaf o gelloedd solar ffilm denau.
Cyhoeddwyd yr erthygl hon gan PRX Energy.