Forskere fortsetter å presse påsolcellepanelerå være mer effektiv, og det er ny rekord å rapportere: En ny solcelle oppnår en effektivitet på 39,5 prosent under standard 1-sol globale lysforhold.
1-sol-merket er bare en standardisert måte å måle en fast mengde sollys på, nå kan nesten 40 % av strålingen omdannes til elektrisitet. Den tidligere rekorden for denne typensolcellepanelmaterialet var 39,2 % effektivitet.
Det finnes flere typer solceller rundt enn du kanskje tror. Typen som brukes her er trippelkryss III-V tandemsolceller, vanligvis utplassert i satellitter og romfartøy, selv om de også har et stort potensial på fast grunn.
"De nye cellene er mer effektive og enklere å designe, og kan være nyttige for en rekke nye applikasjoner, for eksempel svært begrensede applikasjoner eller romapplikasjoner med lavt utslipp," sa fysiker Myles Steiner fra National Renewable Energy Laboratory.."NREL) i Colorado.
Når det gjelder solcelleeffektivitet, er "trippelkrysset"-delen av ligningen viktig. Hver knute er konsentrert i en bestemt del av solspektralområdet, noe som betyr at mindre lys går tapt og ubrukt.
Effektiviteten forbedres ytterligere ved å bruke såkalt "kvantebrønn"-teknologi. Fysikken bak dem er ganske kompleks, men den generelle ideen er at materialene er nøye utvalgt og optimalisert, og så tynne som mulig. Dette påvirker båndgapet, minimumsmengde energi som kreves for å eksitere elektroner og la strømmen flyte.
I dette tilfellet består de tre knutepunktene av galliumindiumfosfid (GaInP), galliumarsenid (GaAs) med noe ekstra kvantebrønneffektivitet, og galliumindiumarsenid (GaInAs).
"En nøkkelfaktor er at mens GaAs er et utmerket materiale og ofte brukes i III-V multijunction-celler, har det ikke det nøyaktige båndgapet for trippel-junction-celler, noe som betyr at fotostrømmen mellom de tre cellene Balansen ikke er optimal, ” sa NREL-fysiker Ryan France.
"Her har vi modifisert båndgapet ved å bruke kvantebrønner, samtidig som vi opprettholder den utmerkede materialkvaliteten, som muliggjør denne enheten og potensielt andre applikasjoner."
Noen av forbedringene som er lagt til i denne siste cellen inkluderer å øke mengden lys som absorberes uten noe tilsvarende spenningstap. Flere andre tekniske justeringer er gjort for å minimere restriksjoner.
Dette er den høyeste 1-sol effektiviteten av noensolcellepanelcelle registrert, selv om vi har sett høyere effektivitet fra mer intens solstråling. Selv om det vil ta tid for teknologien å flytte fra laboratoriet til det faktiske produktet, er de potensielle forbedringene spennende.
Cellene registrerte også en imponerende plasseffektivitet på 34,2 prosent, som er hva de bør oppnå når de brukes i bane. Deres vekt og motstand mot høyenergipartikler gjør dem spesielt egnet for denne oppgaven.
"Ettersom dette er de mest effektive 1-sol solcellene i skrivende stund, setter disse cellene også en ny standard for oppnåelig effektivitet av all solcelleteknologi," skrev forskerne i sin publiserte artikkel.
Innleggstid: 24. mai 2022
