Новая 6-переходная солнечная батарея установила два рекорда эффективности

Учёными из Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) Министерства энергетики США изготовлена солнечная батарея, эффективность которой приближается к 50%. Рекордный результат — 47,1% — был получен для преобразования солнечного излучения, сконцентрированного в 143 раза. Для интенсивности света в «одно солнце» экспериментальное шестипереходное устройство также установило рекорд, составивший 39,2%.

Как заявил Джон Гейш (John Geisz), главный научный сотрудник группы высокоэффективной кристаллической фотоэлектроники NREL, это устройство на деле демонстрирует необыкновенный потенциал многопереходных солнечных элементов. Гейш является главным автором новой статьи об этом исследовании, которая была опубликована в журнале Nature Energy.

Рекордный солнечный элемент был сконструирован наложением шести фотоактивных слоев материалов II-V групп, выбранных так, чтобы в сумме обеспечивать поглощение света в широкой полосе солнечного спектра. Для поддержки функционирования этих шести переходов, общее количество слоев гетероструктуры устройства составляет около 140, при этом их совокупная толщина в три раза меньше диаметра человеческого волоса.

Из-за высокой эффективности, а также высокой цены изготовления, солнечные батареи на элементах III-V групп главным образом применяются для обеспечения питанием космических аппаратов. На поверхности Земли наиболее рентабельным вариантом является использование 6-переходных ячеек в концентраторных солнечных элементах.

«Один из способов снизить затраты — это уменьшить необходимую площадь, комментирует один из соавторов статьи, Райан Франс (Ryan France), — и вы можете сделать это, используя зеркало, чтобы захватить свет и сфокусировать его в точке. Тогда вы можете обойтись сотой или тысячной частью материала по сравнению с плоской кремниевой ячейкой. Наряду со снижением расхода полупроводников, при концентрации света повышается их эффективность».

Гейш считает достижение рубежа в 50% вполне реальным, однако для этого требуется снизить резистивные барьеры внутри ячейки, препятствующие течению электричества. Он также сообщил, что NREL активно работает над поиском путей снижения себестоимости ячеек III-V, что позволит открыть новые рынки для высокоэффективных солнечных элементов.

Ready, set, buy! Посібник для початківців - як придбати Copilot для Microsoft 365