Източник: nrel.gov
Учените от Националната лаборатория за възобновяема енергия (NREL) са изработили слънчева клетка с ефективност от близо 50%.
Сега соларната клетка с шест съединения държи световния рекорд за най-висока ефективност на преобразуване на слънцето от 47,1%, който е измерен при концентрирана осветеност. Вариант на една и съща клетка също поставя рекорда на ефективността при осветеност на едно слънце на 39,2%.
„Това устройство наистина демонстрира изключителния потенциал на многоядрени слънчеви клетки“, казва Джон Гейс, главен учен от групата на кристалните фотоволтаици с висока ефективност на NREL и водещ автор на нова книга за клетката за записване.
Хартията, „ Шест-кръстови III-V слънчеви клетки с 47,1% ефективност на конверсия при концентрация на 143 слънца “, се появява в списанието Nature Energy. Съавтори на Гейс са учени от NREL Райън Франс, Кевин Шулте, Майлс Щайнер, Андрю Норман, Харви Гутри, Матю Йънг, Тао Сонг и Томас Мориарти.
За да конструират устройството, изследователите от NREL са разчитали на материали от III-V - така наречени поради позицията им в периодичната таблица - които имат широк спектър от свойства на поглъщане на светлина. Всеки от шестте кръстовища на клетката (фотоактивните слоеве) е специално проектиран да улавя светлина от конкретна част от слънчевия спектър. Устройството съдържа около 140 общи слоя от различни III-V материали, които поддържат изпълнението на тези кръстовища и въпреки това е три пъти по-тесен от човешки косъм. Поради високоефективния си характер и разходите, свързани с изработката им, III-V слънчеви клетки най-често се използват за захранване на спътници, които печелят ненадминатите показатели на III-V.
На Земята обаче шест-кръстовата слънчева клетка е добре подходяща за използване във фотоволтаици на концентраторите, заяви Райън Франс, съавтор и учен от III-V групата за многофункционални връзки в NREL.
„Един от начините за намаляване на разходите е да се намали необходимата площ,“ каза той, „и можете да направите това, като използвате огледало за улавяне на светлината и фокусиране на светлината до точка. Тогава можете да се измъкнете със стотна или дори хилядна част от материала, в сравнение с силиконовата клетка с плоска плоча. Използвате много по-малко полупроводников материал, като концентрирате светлината. Допълнително предимство е, че ефективността се увеличава, когато концентрирате светлината. "
Франция описа потенциала на слънчевата клетка да надвиши 50% ефективността като „действително много постижим“, но 100% ефективност не може да бъде постигната поради основните ограничения, наложени от термодинамиката.
Гейз каза, че в момента основното препятствие за изследователска работа за постигане на 50% ефективност е намаляването на резистивните бариери вътре в клетката, които възпрепятстват потока на тока. Междувременно той отбелязва, че NREL също е силно ангажиран с намаляване на разходите за III-V слънчеви клетки, което дава възможност за нови пазари за тези високоефективни устройства. Службата на Министерството на енергетиката за слънчеви енергийни технологии на САЩ финансира изследването.
NREL е основната национална лаборатория за изследване и развитие на възобновяемата енергия и енергийната ефективност на Министерството на енергетиката на САЩ. NREL се управлява за отдела по енергетика от Алианса за устойчива енергия, LLC.
