Forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) har fremstillet en solcelle med en effektivitet på næsten 50%. Den seks-junction-solcelle har nu verdensrekorden for den højeste solkonverteringseffektivitet på 47,1 %, som blev målt under koncentreret belysning. En variation af den samme celle sætter også effektivitetsrekorden under én-solbelysning på 39,2 %.
"Denne enhed demonstrerer virkelig det ekstraordinære potentiale ved multijunction-solceller," sagde John Geisz, en ledende videnskabsmand i High-Efficiency Crystalline Photovoltaics Group ved NREL og hovedforfatter af et nyt papir om rekord-celle.
Artiklen, "Seks-junction III-V solceller med 47,1 % konverteringseffektivitet under 143 sole koncentration," vises i tidsskriftet Nature Energy. Geisz' medforfattere- er NREL-forskerne Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song og Thomas Moriarty.
For at konstruere enheden stolede NREL-forskere på III-V-materialer -- så-på grund af deres placering i det periodiske system -- som har en bred vifte af lysabsorptionsegenskaber. Hvert af cellens seks junctions (de fotoaktive lag) er specielt designet til at fange lys fra en bestemt del af solspektret. Enheden indeholder omkring 140 samlede lag af forskellige III-V-materialer for at understøtte ydeevnen af disse krydsninger, og er alligevel tre gange smallere end et menneskehår. På grund af deres højeffektive natur og de omkostninger, der er forbundet med at fremstille dem, bruges III-V solceller oftest til at drive satellitter, hvilket præmierer III-V's uovertrufne ydeevne.
På Jorden er den seks-junction-solcelle imidlertid godt-egnet til brug i koncentratorfotovoltaik, sagde Ryan France, medforfatter- og videnskabsmand i III-V Multijunction Group ved NREL.
"En måde at reducere omkostningerne på er at reducere det nødvendige areal," sagde han, "og du kan gøre det ved at bruge et spejl til at fange lyset og fokusere lyset ned til et punkt. Så kan du slippe afsted med en hundrededel eller endda en tusindedel af materialet sammenlignet med en flad-plade siliciumcelle. Du bruger meget mindre halvledermateriale ved at koncentrere lyset. En ekstra fordel er, at lyset øges."
Frankrig beskrev potentialet for, at solcellen kan overstige 50% effektivitet som "faktisk meget opnåeligt", men at 100% effektivitet ikke kan nås på grund af de fundamentale grænser, som termodynamikken pålægger.
Geisz sagde, at den største forskningsbarriere for at nå 50% effektivitet i øjeblikket er at reducere de resistive barrierer inde i cellen, der hindrer strømmen. I mellemtiden bemærker han, at NREL også er stærkt engageret i at reducere omkostningerne ved III-V solceller, hvilket muliggør nye markeder for disse yderst effektive enheder.
Nyt fra: Science Daily
Repost af: China Nuclear ITG Capita Management Company
Kontakt os: 86+ 13325354424 /Linll@xmcnitg.com
