Avots: nrel.gov
Nacionālās atjaunojamās enerģijas laboratorijas (NREL) zinātnieki ir izgatavojuši saules bateriju ar gandrīz 50% efektivitāti.
Sešu krustojumu saules baterijai tagad ir pasaules rekords ar augstāko saules enerģijas pārveidošanas efektivitāti - 47,1%, kas tika mērīts koncentrētā apgaismojumā. Tās pašas šūnas variācijas dēļ arī efektivitātes rekords vienas saules apgaismojumā bija 39,2%.
"Šī ierīce patiešām demonstrē daudzsavienoto saules bateriju ārkārtējo potenciālu," sacīja Džons Geisss, galvenais zinātnieks no NREL Augstas efektivitātes kristāliskās fotoelektriskās grupas un galvenā darba autors ierakstu uzstādīšanas šūnā.
Raksts “ Sešu krustojumu III-V saules baterijas ar 47,1% konversijas efektivitāti zem 143 saules koncentrācijām ” parādās žurnālā Nature Energy. Geisa līdzautori ir NREL zinātnieki Raiens Francijs, Kevins Šulte, Mīss Šteiners, Endrjū Normens, Hārvijs Gutrejs, Metjū Nūga, Tao Songs un Tomass Moriartijs.
Ierīces konstruēšanai NREL pētnieki paļāvās uz III-V materiāliem - tā dēvētā stāvokļa dēļ uz periodiskās tabulas -, kuriem ir plašs gaismas absorbcijas īpašību diapazons. Katrs no šūnas sešiem krustojumiem (fotoaktīvie slāņi) ir īpaši izstrādāts, lai uztvertu gaismu no noteiktas Saules spektra daļas. Ierīce satur apmēram 140 dažādu III-V materiālu slāņu, lai atbalstītu šo krustojumu darbību, un tomēr tā ir trīs reizes šaurāka par cilvēka matiem. Pateicoties ļoti efektīvajam raksturam un ar to izgatavošanu saistītajām izmaksām, III-V saules baterijas visbiežāk izmanto, lai darbinātu satelītus, kas piešķir III-V nepārspējamo sniegumu.
Tomēr uz Zemes sešu krustojumu saules baterija ir labi piemērota izmantošanai koncentrātu fotoelementos, sacīja Raiens Francijs, līdzautors un zinātnieks no NREL III-V daudzsavienojumu grupas.
"Viens veids, kā samazināt izmaksas, ir samazināt nepieciešamo platību," viņš teica, "un jūs to varat izdarīt, izmantojot spoguli, lai uztvertu gaismu un fokusētu gaismu līdz punktam. Tad jūs varat atbrīvoties no simtdaļas vai pat tūkstošdaļas materiāla, salīdzinot ar plakanu silīcija elementu. Koncentrējot gaismu, jūs izmantojat daudz mazāk pusvadītāju materiālu. Papildu priekšrocība ir tā, ka koncentrējoties gaismai, efektivitāte palielinās. ”
Francija aprakstīja saules baterijas potenciālu pārsniegt 50% efektivitāti kā “faktiski ļoti sasniedzamu”, bet 100% efektivitāti nevar sasniegt termodinamikas noteikto pamata ierobežojumu dēļ.
Geiss sacīja, ka pašlaik galvenais pētniecības šķērslis 50% efektivitātes palielināšanai ir samazināt pretestības barjeras šūnas iekšpusē, kas kavē strāvas plūsmu. Tikmēr viņš norāda, ka NREL ir arī ļoti iesaistīts III-V saules bateriju izmaksu samazināšanā, dodot iespēju izveidot jaunus tirgus šīm ļoti efektīvajām ierīcēm. Pētījumu finansēja ASV enerģētikas departamenta Saules enerģijas tehnoloģiju birojs .
NREL ir ASV Enerģētikas departamenta galvenā nacionālā atjaunojamās enerģijas un energoefektivitātes pētniecības un attīstības laboratorija. NREL Enerģētikas departamentam pārvalda Alliance for Sustainable Energy, LLC.
