Kilde: nrel.gov
Forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) har produsert en solcelle med en effektivitet på nesten 50%.
Den seks-kryssede solcellen har nå verdensrekorden for den høyeste solkonverteringseffektiviteten til 47,1%, som ble målt under konsentrert belysning. En variant av samme celle satte også effektivitetsrekorden under en sollys på 39,2%.
"Denne enheten demonstrerer virkelig det ekstraordinære potensialet i multifunksjonssolceller," sa John Geisz, en hovedforsker i High-Efficiency Crystalline Photovoltaics Group ved NREL og hovedforfatter av et nytt papir om plateinnstillingscellen.
Oppgaven, " Seks-kryss III-V solceller med 47,1% konverteringseffektivitet under 143 solkonsentrasjon ," vises i tidsskriftet Nature Energy. Geiszs medforfattere er NREL-forskere Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song og Thomas Moriarty.
For å konstruere enheten, stolte NREL-forskere på III-V-materialer - såkalt på grunn av sin plassering på det periodiske bordet - som har et bredt spekter av lysabsorpsjonsegenskaper. Hver av cellens seks kryss (de fotoaktive lagene) er spesialdesignet for å fange lys fra en spesifikk del av solspekteret. Enheten inneholder omtrent 140 lag med forskjellige III-V-materialer for å støtte ytelsen til disse veikryssene, og er likevel tre ganger smalere enn et menneskehår. På grunn av deres meget effektive natur og kostnadene forbundet med å lage dem, blir III-V solceller ofte brukt til å drive satellitter, noe som gir III-Vs enestående ytelse.
På jorden er imidlertid den seks-kryssede solcellen godt egnet til bruk i konsentratorfotovoltaikk, sa Ryan France, medforfatter og forsker i III-V Multijunctions Group på NREL.
"En måte å redusere kostnadene på er å redusere det nødvendige området," sa han, "og du kan gjøre det ved å bruke et speil for å fange lyset og fokusere lyset ned til et punkt. Da kan du slippe unna med en hundredel eller til og med en promille av materialet, sammenlignet med en flatplate silisiumcelle. Du bruker mye mindre halvledermateriale ved å konsentrere lyset. En ekstra fordel er at effektiviteten øker når du konsentrerer lyset. ”
Frankrike beskrev potensialet for at solcellen kan overstige 50% effektivitet som "faktisk veldig oppnåelig", men at 100% effektivitet ikke kan oppnås på grunn av de grunnleggende grensene som termodynamikk har satt.
Geisz sa at for tiden den viktigste forskningshindringen for å oppnå en effektivitet på 50% er å redusere de motstandsdyktige barrierer i cellen som hindrer strømmen av strøm. I mellomtiden bemerker han at NREL også er sterkt engasjert i å redusere kostnadene for III-V solceller, noe som muliggjør nye markeder for disse svært effektive enhetene. Det amerikanske departementet for energi, solenergiteknologi, finansierte forskningen.
NREL er det amerikanske energidepartementets primære nasjonale laboratorium for fornybar energi og energieffektivisering forskning og utvikling. NREL drives for energiavdelingen av The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
