Люминесцентные солнечные панели показали рекордную эффективность
До сих пор солнечные батареи конструировали так, чтобы они поглощали как можно больше света от Солнца. Ученые из калифорнийского университета в Беркли (UC Berkeley) предложили и продемонстрировали в действии концепцию, как бы противоречащую здравому смыслу: солнечные ячейки должны наряду с поглощением излучать свет подобно светодиодам.
Свои выводы они изложили в тезисах к конференции по лазерам и электрооптике CLEO, которая пройдет 9-11 мая в Сан-Хосе (штат Калифорния).
«Мы показали, что чем лучше солнечная ячейка испускает фотоны, тем выше получаемое напряжение и эффективность ее работы», отмечает Эли Яблонович (Eli Yablonovitch), руководитель проекта и профессор электротехники UC Berkeley.
Уже на протяжении пяти десятилетий ученые безуспешно пытались достигнуть вычисленного в 1961 г. теоретического предела эффективности преобразования солнечной энергии (около 33,5% для однопереходных и однослойных ячеек). Наилучшее достижение лишь немного превышает 26%.
Пытаясь понять причину расхождения теории с практикой в UC Berkley пришли к довольно простому хотя и неожиданному выводу: поскольку существует фундаментальная термодинамическая связь между излучением и поглощением, испускание фотонов это естественный эффект увеличения напряжения, создаваемого солнечными ячейками. Сама идея связи люминесцентного излучения с напряжением не нова, но никто до сих пор не применял её к конструированию солнечных батарей.
Калифорнийская компания Alta Devices, одним из основателей которой является Яблонович, на базе новой концепции создала прототип солнечной ячейки из арсенида галлия. Это устройство побило рекорд в 26% перескочив сразу на 28,3%. Частично это было достигнуто благодаря конструкционным новшествам, облегчавшим излучение ячейкой света, например, увеличением отражательной способности заднего рефлектора.
В ближайшие годы ученые рассчитывают довести КПД преобразования до 30%. Поскольку их выводы применимы к солнечным ячейкам всех типов, они имеют значение для будущего всей этой индустрии.