Багатошарові сонячні панелі встановлюють рекорд для ефективності перетворення світла

Інженери з університету Іллінойса в місті Urbana-Champaign розробили новий тип сонячної панелі, в якій фотоелектричні клітини розташовуються в шарах, замість традиційного розміщення квартири, що дозволяє повністю використовувати повний спектр сонячної радіації.

Панелі здатні захоплювати випромінювання різної довжини хвиль, що позитивно впливає на ефективність перетворення, що досягає значення 44%, що значно вище 29% ефективності стандартних сонячних панелей.

Проект очолює професор Джон Роджерс, який працює з Semprius та Solar Junction.

Команда розробила спосіб використання м'яких штампів для виготовлення надзвичайно малих і тонких шарів напівпровідникового матеріалу, розміщеного один над іншим. Високошвидкісний процес забезпечує чотиришарову сонячну панель, що дозволяє перетворення сонячних променів з дуже широким спектром покриття.



Semprius поєднала винахідництва з його розвитком – двоступеневої оптичної системи, яка може фіксувати об’єкт у тисяч разів більше світла, ніж його безпосередньо. Напівпровідникові матеріали використовуються для трьох верхніх шарів, в той час як німецький використовується для нижнього шару.

Наприклад, для верхнього шару елемента можна використовувати матеріал з широкою смугою (заборонена зона, напівпровідникова характеристика), що поглинає і перетворить високоенергетичні фотони, в той час як внутрішні шари можуть бути створені з матеріалів з вузьким смугою і поглинать низькоенергетичні фотони. Ці елементи також мають високоефективний прозорий внутрішній шар, який дозволяє отримати електрони і отвори з сусідніх шарів, щоб пройти через колектор елемента без рекомбінації.



Великий виклик для подальшого вдосконалення технології багатошарових фотоелектричних клітин може стати точністю розміщення шарів на сітці відносно одного, що буде надзвичайно важко досягти з подальшим збільшенням кількості шарів. Ще простіше, при використанні традиційного дизайну, виходи кожного шару повинні бути точно так само, тому що в елементі вони з'єднуються в серії.

Хоча розробники намагаються охопити ці труднощі за допомогою різних методів з'єднання шарів (наприклад, фізичного з'єднання або використання різних органічних зв'язків з антирефективними властивостями), жоден з цих методів ще досяг 100%. Вони дають занадто багато внутрішнього відображення, мають низькі теплопровідності характеристики або знищуються термомеханічним стресом, що відбувається з великою кількістю сонячних променів.

Розробники не розпалюють. «Ми використовували наші ідеї та розробки для виробництва фотоелектричних клітин з ефективністю перетворення 43,9% та ефективністю 36,5% для масиву клітин». «Увімкніть ці цифри ще не були підтверджені зовнішніми лабораторіями, це найкращі цифри, коли-небудь отримані для фотоелектричної технології будь-якого типу», - сказав Роджерс.

«Ми в даний час використовуємо композитні напівпровідникові матеріали для топових трьох шарів і німецьких для нижнього шару», – пояснює Скотт Бурхель, віце-президент технології в Семпри. «Ми вимірювали ефективність як окремих елементів, так і масивів їх, поєднуючи їх з високопродуктивними оптиками в лабораторії, так і на відкритому сонці. й

Тепер команда працює над розробкою технології та отриманням п'яти- і шестишарових елементів для подальшого підвищення ефективності.

з natechweb.org

Джерело: facepla.net