Πηγή: nrel.gov
Οι επιστήμονες στο Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) έχουν κατασκευάσει ένα ηλιακό κύτταρο με απόδοση σχεδόν 50%.
Η ηλιακή κυψέλη έξι συνδέσεων κατέχει τώρα το παγκόσμιο ρεκόρ για την υψηλότερη απόδοση ηλιακής μετατροπής στο 47,1%, η οποία μετρήθηκε υπό συμπυκνωμένο φωτισμό. Μια παραλλαγή του ίδιου κελιού έθεσε επίσης το ρεκόρ απόδοσης υπό φωτισμό ενός ήλιου στο 39,2%.
«Αυτή η συσκευή αποδεικνύει πραγματικά το εξαιρετικό δυναμικό των ηλιακών κυττάρων πολλαπλών λειτουργιών», δήλωσε ο John Geisz, κύριος επιστήμονας στην ομάδα υψηλής απόδοσης κρυσταλλικών φωτοβολταϊκών στο NREL και επικεφαλής συγγραφέας ενός νέου εγγράφου για το κελί καθορισμού δίσκων.
Το έγγραφο, « Ηλιακά κύτταρα έξι διασταύρωσης III-V με απόδοση μετατροπής 47,1% κάτω από συγκέντρωση 143 ήλιων », εμφανίζεται στο περιοδικό Nature Energy. Οι συν-συγγραφείς του Geisz είναι επιστήμονες του NREL, Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song και Thomas Moriarty.
Για την κατασκευή της συσκευής, οι ερευνητές του NREL βασίστηκαν σε υλικά III-V - τα λεγόμενα λόγω της θέσης τους στον περιοδικό πίνακα - που έχουν ένα ευρύ φάσμα ιδιοτήτων απορρόφησης φωτός. Κάθε μία από τις έξι συνδέσεις του κελιού (τα φωτοδραστικά στρώματα) είναι ειδικά σχεδιασμένη για να συλλαμβάνει φως από ένα συγκεκριμένο μέρος του ηλιακού φάσματος. Η συσκευή περιέχει περίπου 140 συνολικά στρώματα διαφόρων υλικών III-V για να υποστηρίξει την απόδοση αυτών των κόμβων, αλλά είναι τρεις φορές πιο στενή από τα ανθρώπινα μαλλιά. Λόγω της εξαιρετικά αποδοτικής φύσης τους και του κόστους που συνδέεται με την κατασκευή τους, τα ηλιακά κύτταρα III-V χρησιμοποιούνται συχνότερα για την τροφοδοσία δορυφόρων, οι οποίοι βραβεύουν την απαράμιλλη απόδοση του III-V.
Στη Γη, ωστόσο, η ηλιακή κυψέλη έξι συνδέσεων είναι κατάλληλη για χρήση σε φωτοβολταϊκά συμπυκνωτή, δήλωσε ο Ryan France, συν-συγγραφέας και επιστήμονας στην ομάδα III-V Multijunctions στο NREL.
«Ένας τρόπος για να μειώσετε το κόστος είναι να μειώσετε την απαιτούμενη περιοχή», είπε, «και μπορείτε να το κάνετε χρησιμοποιώντας έναν καθρέφτη για να συλλάβετε το φως και να εστιάσετε το φως σε ένα σημείο. Στη συνέχεια, μπορείτε να ξεφύγετε με το ένα εκατοστό ή και το ένα χιλιοστό του υλικού, σε σύγκριση με ένα κελί πυριτίου επίπεδης πλάκας. Χρησιμοποιείτε πολύ λιγότερο υλικό ημιαγωγών συγκεντρώνοντας το φως. Ένα επιπλέον πλεονέκτημα είναι ότι η απόδοση αυξάνεται καθώς συγκεντρώνετε το φως. "
Η Γαλλία περιέγραψε τη δυνατότητα για την ηλιακή κυψέλη να υπερβεί την απόδοση 50% ως «πραγματικά πολύ εφικτή», αλλά ότι η απόδοση 100% δεν μπορεί να επιτευχθεί λόγω των θεμελιωδών ορίων που επιβάλλονται από τη θερμοδυναμική.
Ο Geisz είπε ότι επί του παρόντος το κύριο ερευνητικό εμπόδιο για να φτάσει το 50% της αποτελεσματικότητας είναι η μείωση των αντιστατικών εμποδίων μέσα στο κελί που εμποδίζουν τη ροή του ρεύματος. Εν τω μεταξύ, σημειώνει ότι η NREL ασχολείται επίσης πολύ με τη μείωση του κόστους των ηλιακών κυψελών III-V, επιτρέποντας νέες αγορές για αυτές τις εξαιρετικά αποδοτικές συσκευές. Το γραφείο του Υπουργείου Ενέργειας Ηλιακής Ενέργειας των ΗΠΑ χρηματοδότησε την έρευνα.
Το NREL είναι το κύριο εθνικό εργαστήριο του Υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ για έρευνα και ανάπτυξη ανανεώσιμης ενέργειας και ενεργειακής απόδοσης. Το NREL λειτουργεί για το Τμήμα Ενέργειας από το The Alliance for Sustainable Energy, LLC.
