Forskere fortsætter med at presse påsolpanelerat være mere effektiv, og der er en ny rekord at rapportere: En ny solcelle opnår en effektivitet på 39,5 procent under standard 1-sol globale lysforhold.
1-sol-mærket er blot en standardiseret måde at måle en fast mængde sollys på, nu kan næsten 40% af strålingen omdannes til elektricitet. Den tidligere rekord for denne typesolpanelmaterialet var 39,2 % effektivitet.
Der er flere typer solceller rundt omkring, end du måske tror. Den type, der bruges her, er triple-junction III-V tandemsolceller, der almindeligvis anvendes i satellitter og rumfartøjer, selvom de også har et stort potentiale på fast grund.
"De nye celler er mere effektive og enklere at designe og kan være nyttige til en række nye applikationer, såsom meget begrænsede applikationer eller lav-emission rumapplikationer," sagde fysiker Myles Steiner fra National Renewable Energy Laboratory.."NREL) i Colorado.
Med hensyn til solcelleeffektivitet er "triple junction"-delen af ligningen vigtig. Hver knude er koncentreret i en bestemt del af solspektralområdet, hvilket betyder, at mindre lys går tabt og ubrugt.
Effektiviteten forbedres yderligere ved at bruge såkaldt "kvantebrønd"-teknologi. Fysikken bag dem er ret kompleks, men den generelle idé er, at materialerne er nøje udvalgt og optimeret, og så tynde som muligt. Dette påvirker båndgabet, mindste mængde energi, der kræves for at excitere elektroner og tillade strøm at flyde.
I dette tilfælde består de tre junctions af gallium indium phosphid (GaInP), gallium arsenid (GaAs) med en vis ekstra kvantebrønd effektivitet og gallium indium arsenid (GaInAs).
”En nøglefaktor er, at selvom GaAs er et fremragende materiale og almindeligvis anvendes i III-V multijunction-celler, har det ikke det nøjagtige båndgab for triple-junction-celler, hvilket betyder, at fotostrømmen mellem de tre celler. Balancen er ikke optimal, ” sagde NREL-fysiker Ryan France.
"Her har vi modificeret båndgabet ved at bruge kvantebrønde, samtidig med at vi opretholder den fremragende materialekvalitet, som muliggør denne enhed og potentielt andre applikationer."
Nogle af de forbedringer, der er tilføjet i denne seneste celle, inkluderer at øge mængden af absorberet lys uden noget tilsvarende spændingstab. Der er foretaget adskillige andre tekniske justeringer for at minimere restriktioner.
Dette er den højeste 1-sol effektivitet af nogensolpanelcelle på rekord, selvom vi har set højere effektivitet fra mere intens solstråling. Selvom det vil tage tid for teknologien at flytte fra laboratoriet til det faktiske produkt, er de potentielle forbedringer spændende.
Cellerne registrerede også en imponerende rumeffektivitet på 34,2 procent, hvilket er, hvad de burde opnå, når de bruges i kredsløb. Deres vægt og modstand mod højenergipartikler gør dem særligt velegnede til denne opgave.
"Da disse er de mest effektive 1-sol solceller i skrivende stund, sætter disse celler også en ny standard for den opnåelige effektivitet af alle solcelleteknologier," skrev forskerne i deres publicerede papir.
Indlægstid: 24. maj 2022
