Ученые из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) изготовили солнечный элемент с эффективностью почти 50%. Солнечная батарея с шестью-переходами теперь является мировым рекордсменом по самой высокой эффективности преобразования солнечной энергии — 47,1 %, которая была измерена при концентрированном освещении. Вариант того же элемента также устанавливает рекорд эффективности при одном-солнечном освещении - 39,2%.
«Это устройство действительно демонстрирует исключительный потенциал многопереходных солнечных элементов», — сказал Джон Гейс, главный научный сотрудник группы высокоэффективных кристаллических фотогальваники в NREL и ведущий автор новой статьи о ячейке-рекордсмене-.
Статья «Солнечные элементы с шестью-переходами III-V с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации Солнца 143» опубликована в журнале Nature Energy. Соавторами-Гайса являются ученые NREL Райан Франс, Кевин Шульте, Майлз Штайнер, Эндрю Норман, Харви Гатри, Мэтью Янг, Тао Сонг и Томас Мориарти.
Для создания устройства исследователи NREL использовали материалы III-V --, названные так-из-за их положения в таблице Менделеева -, которые обладают широким диапазоном светопоглощающих свойств. Каждый из шести переходов клетки (фотоактивных слоев) специально разработан для улавливания света определенной части солнечного спектра. Устройство содержит около 140 слоев различных материалов III-V классов, обеспечивающих работоспособность этих соединений, и при этом оно в три раза уже человеческого волоса. Из-за своей высокой эффективности и стоимости изготовления солнечные элементы III-V чаще всего используются для питания спутников, которые ценят непревзойденные характеристики III-V.
Однако на Земле шестипереходный солнечный элемент-хорошо-подходит для использования в фотоэлектрических концентраторах, говорит Райан Франс, со-соавтор и ученый из группы многопереходов III-V в NREL.
«Один из способов снизить стоимость — уменьшить требуемую площадь», — сказал он, — «и вы можете сделать это, используя зеркало, чтобы улавливать свет и фокусировать его в точку. Тогда вы сможете обойтись сотой или даже тысячной долей материала по сравнению с плоским-кремниевым элементом. За счет концентрации света вы используете гораздо меньше полупроводникового материала. Дополнительным преимуществом является то, что эффективность повышается по мере концентрации света».
Франция описала возможность того, что эффективность солнечного элемента превысит 50%, как «на самом деле очень достижимую», но эта 100%-ная эффективность не может быть достигнута из-за фундаментальных ограничений, налагаемых термодинамикой.
Гейс сказал, что в настоящее время основным препятствием для исследований на пути достижения эффективности 50% является уменьшение резистивных барьеров внутри ячейки, которые препятствуют прохождению тока. Между тем, он отмечает, что NREL также активно занимается снижением стоимости солнечных элементов III-V, открывая новые рынки для этих высокоэффективных устройств.
Новости от: Science Daily
Репост: China Nuclear ITG Capita Management Company
Свяжитесь с нами: 86+ 13325354424 /Linll@xmcnitg.com
