Znanstveniki si še naprej prizadevajosončni kolektorjibiti učinkovitejši, poročati pa je tudi o novem rekordu: nova sončna celica doseže učinkovitost 39,5 odstotka pri standardnih pogojih globalne osvetlitve z 1 soncem.
Oznaka 1-sonce je le standardiziran način za merjenje fiksne količine sončne svetlobe, zdaj je mogoče skoraj 40 % sevanja pretvoriti v elektriko. Prejšnji rekord za to vrstosončna celicamaterial je bil 39,2-odstotni izkoristek.
Obstaja več vrst sončnih celic, kot si morda mislite. Tukaj uporabljene vrste so tandemske sončne celice III-V s trojnim spojem, ki se običajno uporabljajo v satelitih in vesoljskih plovilih, čeprav imajo velik potencial tudi na trdnih tleh.
"Nove celice so učinkovitejše in preprostejše za načrtovanje ter bi lahko bile uporabne za različne nove aplikacije, kot so zelo omejene aplikacije ali vesoljske aplikacije z nizkimi emisijami," je dejal fizik Myles Steiner iz Nacionalnega laboratorija za obnovljivo energijo..”NREL) v Koloradu.
Kar zadeva učinkovitost sončnih celic, je del enačbe "trojnega spoja" pomemben. Vsak vozel je koncentriran v določenem delu sončnega spektralnega območja, kar pomeni, da se izgubi in neuporabi manj svetlobe.
Učinkovitost je dodatno izboljšana z uporabo tako imenovane tehnologije "kvantnih vrtin". Fizika, ki stoji za njimi, je precej zapletena, vendar je splošna ideja, da so materiali skrbno izbrani in optimizirani ter čim tanjši. To vpliva na pasovno vrzel, najmanjša količina energije, ki je potrebna za vzbujanje elektronov in omogočanje toka.
V tem primeru so trije spoji sestavljeni iz galijevega indijevega fosfida (GaInP), galijevega arzenida (GaAs) z nekaj dodatnega izkoristka kvantne vrtine in galijevega indijevega arzenida (GaInAs).
”Ključni dejavnik je, da čeprav je GaAs odličen material in se pogosto uporablja v večspojnih celicah III-V, nima natančne pasovne vrzeli za trojne spojne celice, kar pomeni, da fototok med tremi celicami ravnovesje ni optimalno, « je dejal fizik NREL Ryan France.
"Tukaj smo spremenili pasovno vrzel z uporabo kvantnih vrtin, hkrati pa ohranili odlično kakovost materiala, ki omogoča to napravo in potencialno druge aplikacije."
Nekatere izboljšave, dodane v to najnovejšo celico, vključujejo povečanje količine absorbirane svetlobe brez kakršne koli ustrezne izgube napetosti. Izvedenih je bilo več drugih tehničnih popravkov za zmanjšanje omejitev.
To je najvišja učinkovitost 1-sončenja med vsemisončna celicacelice v evidenci, čeprav smo bili priča višjim izkoristkom zaradi intenzivnejšega sončnega sevanja. Čeprav bo trajalo nekaj časa, da se tehnologija premakne iz laboratorija v dejanski izdelek, so možne izboljšave vznemirljive.
Celice so zabeležile tudi impresivno 34,2-odstotno vesoljsko učinkovitost, kar bi morale doseči pri uporabi v orbiti. Zaradi teže in odpornosti na visokoenergijske delce so še posebej primerne za to nalogo.
"Ker so to najučinkovitejše sončne celice z enim soncem v času pisanja, te celice postavljajo tudi nov standard za dosegljivo učinkovitost vseh fotovoltaičnih tehnologij," so zapisali raziskovalci v svojem objavljenem članku.
Čas objave: 24. maj 2022
