Солнечная батарея с шестью компонентами бьет два мировых рекорда эффективности

Ученые из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) изготовили солнечный элемент с КПД почти 50%. Он имеет шесть контактов и в настоящее время удерживает мировой рекорд по самой высокой эффективности преобразования солнечной энергии — 47,1%, что было измерено при концентрированном освещении. Вариация той же ячейки также установила рекорд эффективности при освещении одним солнцем на уровне 39,2%.

«Это устройство действительно демонстрирует необычайный потенциал многопереходных солнечных элементов» , — сказал Джон Гайз, главный ученый из Высокоэффективной группы кристаллической фотогальваники в NREL и ведущий автор исследования.

Статья «Солнечные элементы III-V с шестью контактами с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации 143 солнц» опубликована в журнале Nature Energy.

При создании устройства исследователи NREL опирались на материалы III-V — так называемые из-за их позиции в периодической таблице — которые обладают широким спектром свойств поглощения света. Каждое из шести соединений ячейки (фотоактивные слои) специально разработано для захвата света из определенной части солнечного спектра. Устройство содержит около 140 слоев различных материалов III-V для обеспечения эффективности этих соединений, и все же оно в три раза тоньше человеческого волоса. Из-за своей высокоэффективной природы и стоимости, связанной с их изготовлением, солнечные элементы III-V чаще всего используются для питания спутников, которые ценят непревзойденную производительность III-V.

На Земле, однако, 6-компонентный солнечный элемент хорошо подходит для использования в фотоэлектрических концентраторах, сказал Райан Франс, соавтор и ученый из группы III-V Multijunctions Group в NREL.

«Один из способов снизить затраты — это уменьшить необходимую площадь», — сказал он, — «и вы можете сделать это, используя зеркало, чтобы захватить и сфокусировать свет до некоторой точки. Тогда вы можете уйти с сотой или даже тысячной части материала, по сравнению с плоской кремниевой ячейкой. Вы концентрируете свет гораздо меньше, чем полупроводниковый материал. Дополнительное преимущество заключается в том, что эффективность повышается, когда вы концентрируете свет».

Франция охарактеризовала потенциал для солнечного элемента повышения КПД на 50% как «на самом деле очень достижимый», но 100% КПД не может быть достигнут из-за фундаментальных ограничений, налагаемых термодинамикой.

Гайс сказал, что в настоящее время основным препятствием для достижения 50% эффективности является снижение резистивных барьеров внутри ячейки, которые препятствуют прохождению тока. Между тем, он отмечает, что NREL также активно участвует в снижении стоимости солнечных батарей III-V, открывая новые рынки для этих высокоэффективных устройств.

-=GadZZillA=-

Компьютерный системный администратор, веб-огородник, IT-шник, специалист по строительным материалам, создатель и администратор проекта "Лаборатория Рабочих Столов"

Вас также может заинтересовать...

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

 

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.