Sors: solarindustrymag.com
Riċerkaturi fid-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati UnitiLaboratorju Nazzjonali tal-Enerġija Rinnovabbli(NREL) ħolqu ċellula solari b'effiċjenza rekord ta' 39.5 fil-mija taħt 1-illuminazzjoni globali tax-xemx. Din hija l-ogħla effiċjenza taċ-ċellula solari ta' kull tip, imkejla bl-użu ta' 1-kundizzjonijiet tax-xemx standard.
"Iċ-ċellula l-ġdida hija aktar effiċjenti u għandha disinn aktar sempliċi li jista 'jkun utli għal varjetà ta' applikazzjonijiet ġodda, bħal applikazzjonijiet ta 'żona ristretta ħafna jew applikazzjonijiet spazjali b'radjazzjoni baxxa," jgħid Myles Steiner, xjenzat anzjan fl-Effiċjenza Għolja ta' NREL. Crystalline Photovoltaics (PV) Group u investigatur prinċipali fuq il-proġett. Ħadem flimkien mal-kollegi tan-NREL Ryan France, John Geisz, Tao Song, Waldo Olavarria, Michelle Young u Alan Kibbler.
Dettalji ta ' l-iżvilupp huma deskritti fil-karta "Triple-junction solar cells with 39.5 fil-mija terrestri u 34.2 fil-mija effiċjenza spazjali ppermettiet minn superlattices ħoxna quantum well," li jidher fil-ħarġa ta ' Mejju tal-ġurnal Joule.
Ix-xjentisti NREL qabel stabbilixxew rekord fl-2020 b'ċellula solari ta 'sitt junctions effiċjenti ta' 39.2 fil-mija li tuża materjali III-V.
Bosta mill-aqwa ċelloli solari reċenti ġew ibbażati fuq l-arkitettura multijunction metamorfika invertita (IMM) li ġiet ivvintata f'NREL. Din iċ-ċellula solari IMM triple-junction mtejba ġdida issa ġiet miżjuda mal-Ċart ta 'Effiċjenza taċ-Ċellola ta' l-Aqwa Riċerka. It-tabella, li turi s-suċċess taċ-ċelloli solari sperimentali, tinkludi r-rekord preċedenti ta 'tliet junction IMM ta' 37.9 fil-mija stabbilit fl-2013 minn Sharp Corporation tal-Ġappun.
It-titjib fl-effiċjenza segwa riċerka f'ċelloli solari "quantum well", li jutilizzaw ħafna saffi irqaq ħafna biex jimmodifikaw il-proprjetajiet taċ-ċelloli solari. Ix-xjentisti żviluppaw ċellula solari quantum well b'rendiment bla preċedent u implimentawha f'apparat bi tliet junctions b'bandgaps differenti, fejn kull junction hija sintonizzata biex taqbad u tutilizza porzjon differenti tal-ispettru solari.
Il-materjali III-V, hekk imsejħa minħabba fejn jaqgħu fuq it-tabella perjodika, ikopru firxa wiesgħa ta 'bandgaps tal-enerġija li jippermettulhom jimmiraw partijiet differenti tal-ispettru solari. Il-junction ta 'fuq hija magħmula minn gallium indium phosphide (GaInP), in-nofs ta' gallium arsenide (GaAs) b'bjar quantum, u l-qiegħ tal-gallium indium arsenide (GaInAs) mhux imqabbla mal-kannizzata. Kull materjal ġie ottimizzat ħafna matul għexieren ta 'snin ta' riċerka.
"Element ewlieni huwa li filwaqt li GaAs huwa materjal eċċellenti u ġeneralment użat f'ċelluli multijunction III-V, m'għandux il-bandgap korrett għal ċellula bi tliet junctions, li jfisser li l-bilanċ tal-fotokurrenti bejn it-tliet ċelluli mhuwiex ottimali. ,” tikkummenta Franza, xjenzat anzjan u disinjatur taċ-ċelluli. "Hawnhekk, immodifikajna l-bandgap filwaqt li nżommu kwalità materjali eċċellenti billi nużaw bjar quantum, li jippermettu dan l-apparat u potenzjalment applikazzjonijiet oħra."
Ix-xjentisti użaw bjar quantum fis-saff tan-nofs biex jestendu l-bandgap taċ-ċellula GaAs u jżidu l-ammont ta 'dawl li ċ-ċellula tista' tassorbi. Importanti, huma żviluppaw apparati ottikament ottikament tal-kwantum well mingħajr telf kbir ta 'vultaġġ. Tgħallmu wkoll kif ittemprar iċ-ċellula ta 'fuq GaInP matul il-proċess tat-tkabbir sabiex tittejjeb il-prestazzjoni tagħha u kif timminimizza d-densità tad-dislokazzjoni tal-kamin f'GaInAs mhux imqabbla mal-kannizzata, diskussa f'pubblikazzjonijiet separati. B'kollox, dawn it-tliet materjali jinfurmaw id-disinn taċ-ċelluli ġodda.
Iċ-ċelloli III-V huma magħrufa għall-effiċjenza għolja tagħhom, iżda l-proċess tal-manifattura tradizzjonalment kien għali. S'issa, iċ-ċelloli III-V intużaw biex iħaddmu applikazzjonijiet bħal satelliti spazjali, vetturi tal-ajru bla ekwipaġġ u applikazzjonijiet niċċa oħra. Riċerkaturi f'NREL ilhom jaħdmu biex inaqqsu drastikament l-ispiża tal-manifattura taċ-ċelloli III-V u jipprovdu disinji ta 'ċelloli alternattivi, li jagħmlu dawn iċ-ċelloli ekonomiċi għal varjetà ta' applikazzjonijiet ġodda.
Iċ-ċellula III-V il-ġdida ġiet ittestjata wkoll għal kemm tkun effiċjenti fl-applikazzjonijiet spazjali, speċjalment għas-satelliti tal-komunikazzjoni, li huma mħaddma minn ċelluli solari u li għalihom l-effiċjenza għolja taċ-ċelluli hija kruċjali u daħlet għal 34.2 fil-mija għal bidu ta '- kejl tal-ħajja. Id-disinn preżenti taċ-ċellula huwa adattat għal ambjenti ta 'radjazzjoni baxxa, u applikazzjonijiet ta' radjazzjoni ogħla jistgħu jkunu ppermettiet permezz ta 'aktar żvilupp tal-istruttura taċ-ċellula.
NREL huwa l-laboratorju nazzjonali primarju tad-Dipartiment tal-Enerġija tal-Istati Uniti għall-enerġija rinnovabbli u r-riċerka u l-iżvilupp tal-effiċjenza enerġetika. NREL huwa mħaddem għad-Dipartiment tal-Enerġija mill-Alleanza għall-Enerġija Sostenibbli LLC.
