Солнечная батарея устанавливает два мировых рекорда по эффективности
Солнечный элемент с шестью переходами в настоящее время удерживает мировой рекорд по самой высокой эффективности преобразования солнечной энергии – 47,1%, что было измерено при концентрированном освещении. Вариация той же ячейки также установила рекорд эффективности при освещении только одним солнцем на уровне 39,2%.
«Это устройство действительно демонстрирует необычайный потенциал многопереходных солнечных элементов», – сказал Джон Гайс, главный ученый из группы высокоэффективной кристаллической фотогальваники в NREL и ведущий автор новой статьи.
Статья «Six-junction III–V solar cells with 47.1% conversion efficiency under 143 Suns concentration» появилась в журнале Nature Energy. Соавторами Гайс являются ученые NREL Райан Франс, Кевин Шульте, Майлз Штайнер, Эндрю Норман, Харви Гатри, Мэтью Янг, Тао Сонг и Томас Мориарти.
При создании устройства исследователи NREL опирались на материалы III-V – так называемые из-за их позиции в периодической таблице – которые обладают широким спектром свойств поглощения света. Каждое из шести соединений ячейки (фотоактивные слои) специально разработано для захвата света из определенной части солнечного спектра. Устройство содержит около 140 слоев различных материалов III-V для обеспечения эффективности этих соединений, и все же оно в три раза меньше человеческого волоса. Из-за своей высокоэффективной природы и стоимости, связанной с их изготовлением, солнечные элементы III-V чаще всего используются для питания спутников, которые ценят непревзойденную производительность III-V.
На Земле, однако, шестизначный солнечный элемент хорошо подходит для использования в фотоэлектрических концентраторах, сказал Райан Франс, соавтор и ученый из группы III-V Multijunctions Group в NREL.
«Один из способов снизить затраты – это уменьшить необходимую площадь, – сказал он, – и вы можете сделать это, используя зеркало, чтобы захватить свет и сфокусировать его в нужной точке. Тогда будет необходима сотая или даже тысячная часть материала, по сравнению с плоской кремниевой ячейкой. Дополнительное преимущество заключается в том, что эффективность повышается, когда вы концентрируете свет».
Франция охарактеризовала возможность превышения КПД солнечного элемента в 50% как «фактически очень достижимую», однако КПД в 100% не может быть достигнут из-за фундаментальных ограничений, налагаемых термодинамикой.
Гайс сказал, что в настоящее время основным препятствием для достижения 50% эффективности является снижение резистивных барьеров внутри ячейки, которые препятствуют прохождению тока. Между тем, он отмечает, что NREL также активно участвует в снижении стоимости солнечных батарей III-V, открывая новые рынки для этих высокоэффективных устройств.
https://econet.ru/articles/solnechnaya-batareya-ustanavlivaet-dva-mirovyh-rekorda-po-effektivnosti