Вчені продовжують наполягатисонячні панеліщоб бути більш ефективними, і є новий рекорд: нова сонячна батарея досягає ефективності 39,5 відсотка за стандартних умов глобального освітлення з 1 сонцем.
Позначка 1 сонце — це лише стандартизований спосіб вимірювання фіксованої кількості сонячного світла, тепер майже 40% випромінювання можна перетворити на електрику. Попередній рекорд для цього типусонячна панельматеріал склав 39,2% ефективності.
Існує більше типів сонячних елементів, ніж ви могли б подумати. Тут використовуються типи сонячних батарей із потрійним з’єднанням III-V, які зазвичай використовуються в супутниках і космічних кораблях, хоча вони також мають великий потенціал на твердій землі.
«Нові клітини є більш ефективними та простішими у проектуванні, і вони можуть бути корисними для різноманітних нових застосувань, таких як програми з дуже обмеженими можливостями або космічні програми з низьким рівнем викидів», — сказав фізик Майлз Штайнер з Національної лабораторії відновлюваної енергії..”NREL) у Колорадо.
З точки зору ефективності сонячних елементів, частина рівняння «потрійного переходу» є важливою. Кожен вузол зосереджений у певній частині сонячного спектрального діапазону, що означає, що менше світла втрачається та не використовується.
Ефективність додатково підвищується завдяки використанню так званої технології «квантової ями». Фізика, що стоїть за ними, досить складна, але загальна ідея полягає в тому, що матеріали ретельно відібрані та оптимізовані, а також якомога тонші. Це впливає на ширину забороненої зони, мінімальна кількість енергії, необхідна для збудження електронів і пропускання струму.
У цьому випадку три переходи складаються з фосфіду галію індію (GaInP), арсеніду галію (GaAs) з деякою додатковою ефективністю квантової ями та арсеніду галію індію (GaInAs).
«Ключовим фактором є те, що хоча GaAs є чудовим матеріалом і зазвичай використовується в багатоперехідних елементах III-V, він не має точної ширини забороненої зони для елементів з потрійним переходом, що означає, що фотострум між трьома елементами баланс не є оптимальним, », - сказав фізик NREL Раян Франс.
«Тут ми змінили ширину забороненої зони за допомогою квантових ям, зберігаючи чудову якість матеріалу, що дозволяє використовувати цей пристрій і потенційно інші програми».
Деякі з удосконалень, доданих до цієї останньої комірки, включають збільшення кількості поглиненого світла без відповідних втрат напруги. Для мінімізації обмежень було зроблено кілька інших технічних налаштувань.
Це найвища ефективність 1-сонцясонячна панельхоча ми бачили вищу ефективність завдяки інтенсивнішому сонячному випромінюванню. Хоча знадобиться час, щоб технологія перейшла від лабораторії до фактичного продукту, потенційні вдосконалення є захоплюючими.
Осередки також зафіксували вражаючий космічний ККД у 34,2 відсотка, чого вони повинні досягти при використанні на орбіті. Їх вага та стійкість до частинок високої енергії роблять їх особливо придатними для цього завдання.
«Оскільки це найефективніші 1-сонцеві сонячні елементи на момент написання статті, ці елементи також встановлюють новий стандарт досяжної ефективності всіх фотоелектричних технологій», — пишуть дослідники у своїй опублікованій статті.
Час публікації: 24 травня 2022 р
