Οι επιστήμονες συνεχίζουν να πιέζουνηλιακούς συλλέκτεςγια να είναι πιο αποτελεσματικό, και υπάρχει ένα νέο ρεκόρ που πρέπει να αναφέρουμε: Ένα νέο ηλιακό κύτταρο επιτυγχάνει απόδοση 39,5 τοις εκατό υπό τυπικές συνθήκες παγκόσμιου φωτισμού 1-ηλίου.
Το σημάδι 1-ηλίου είναι απλώς ένας τυποποιημένος τρόπος μέτρησης μιας σταθερής ποσότητας ηλιακού φωτός, τώρα σχεδόν το 40% της ακτινοβολίας μπορεί να μετατραπεί σε ηλεκτρική ενέργεια. Το προηγούμενο ρεκόρ για αυτόν τον τύποηλιακά πάνελΤο υλικό είχε απόδοση 39,2%.
Υπάρχουν περισσότεροι τύποι ηλιακών κυψελών τριγύρω από ό,τι φαντάζεστε. Ο τύπος που χρησιμοποιείται εδώ είναι διαδοχικά ηλιακά κύτταρα τριπλής διασταύρωσης III-V, που συνήθως αναπτύσσονται σε δορυφόρους και διαστημόπλοια, αν και έχουν επίσης μεγάλες δυνατότητες σε στερεό έδαφος.
«Οι νέες κυψέλες είναι πιο αποτελεσματικές και απλούστερες στη σχεδίαση και θα μπορούσαν να είναι χρήσιμες για μια ποικιλία νέων εφαρμογών, όπως εφαρμογές με πολύ περιορισμένους περιορισμούς ή διαστημικές εφαρμογές χαμηλών εκπομπών», δήλωσε ο φυσικός Μάιλς Στάινερ του Εθνικού Εργαστηρίου Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας..»NREL) στο Κολοράντο.
Όσον αφορά την απόδοση των ηλιακών κυψελών, το μέρος της «τριπλής διασταύρωσης» της εξίσωσης είναι σημαντικό. Κάθε κόμβος συγκεντρώνεται σε ένα συγκεκριμένο τμήμα της ηλιακής φασματικής περιοχής, πράγμα που σημαίνει ότι χάνεται λιγότερο φως και δεν χρησιμοποιείται.
Η αποτελεσματικότητα βελτιώνεται περαιτέρω με τη χρήση της λεγόμενης τεχνολογίας «κβαντικών πηγαδιών». Η φυσική πίσω από αυτές είναι αρκετά περίπλοκη, αλλά η γενική ιδέα είναι ότι τα υλικά επιλέγονται προσεκτικά και βελτιστοποιούνται και όσο το δυνατόν πιο λεπτά. Αυτό επηρεάζει το χάσμα ζώνης, ελάχιστη ποσότητα ενέργειας που απαιτείται για να διεγείρει τα ηλεκτρόνια και να επιτρέψει τη ροή του ρεύματος.
Σε αυτή την περίπτωση, οι τρεις ενώσεις αποτελούνται από φωσφίδιο γαλλίου ινδίου (GaInP), αρσενίδιο του γαλλίου (GaAs) με κάποια επιπλέον απόδοση κβαντικού φρεατίου και αρσενίδιο ινδίου γαλλίου (GaInAs).
«Ένας βασικός παράγοντας είναι ότι ενώ το GaAs είναι ένα εξαιρετικό υλικό και χρησιμοποιείται συνήθως σε κυψέλες πολλαπλών συνδέσεων III-V, δεν έχει το ακριβές διάκενο για κελιά τριπλής διασταύρωσης, πράγμα που σημαίνει ότι το φωτορεύμα μεταξύ των τριών κυψελών Η ισορροπία δεν είναι βέλτιστη. », είπε ο φυσικός του NREL Ryan France.
«Εδώ, έχουμε τροποποιήσει το χάσμα ζώνης χρησιμοποιώντας κβαντικά φρεάτια, διατηρώντας παράλληλα την εξαιρετική ποιότητα υλικού, που επιτρέπει σε αυτήν τη συσκευή και ενδεχομένως άλλες εφαρμογές».
Μερικές από τις βελτιώσεις που προστέθηκαν σε αυτό το τελευταίο στοιχείο περιλαμβάνουν την αύξηση της ποσότητας του φωτός που απορροφάται χωρίς αντίστοιχη απώλεια τάσης. Έχουν γίνει αρκετές άλλες τεχνικές τροποποιήσεις για την ελαχιστοποίηση των περιορισμών.
Αυτή είναι η υψηλότερη απόδοση 1-sun από οποιαδήποτε άλληηλιακά πάνελκελί στο αρχείο, αν και έχουμε δει υψηλότερες αποδόσεις από πιο έντονη ηλιακή ακτινοβολία. Αν και θα χρειαστεί χρόνος για να περάσει η τεχνολογία από το εργαστήριο στο πραγματικό προϊόν, οι πιθανές βελτιώσεις είναι συναρπαστικές.
Οι κυψέλες κατέγραψαν επίσης μια εντυπωσιακή απόδοση χώρου 34,2 τοις εκατό, κάτι που πρέπει να επιτύχουν όταν χρησιμοποιούνται σε τροχιά. Το βάρος και η αντοχή τους σε σωματίδια υψηλής ενέργειας τα καθιστούν ιδιαίτερα κατάλληλα για αυτό το έργο.
«Καθώς αυτές είναι οι πιο αποτελεσματικές ηλιακές κυψέλες 1-ηλίου τη στιγμή της γραφής, αυτές οι κυψέλες θέτουν επίσης ένα νέο πρότυπο για την επιτεύξιμη απόδοση όλων των φωτοβολταϊκών τεχνολογιών», έγραψαν οι ερευνητές στη δημοσιευμένη εργασία τους.
Ώρα δημοσίευσης: 24 Μαΐου 2022
