Forskere skaber multi-junction solceller fra hyldekomponenter

Multi-junction solceller er både den mest effektive type solcelle på markedet i dag og den dyreste type solcelle at producere. I et proof-of-concept papir, forskere fra North Carolina State University beskriver en ny tilgang til at skabe solceller med flere kryds ved brug af hyldekomponenter, resulterer i lavere omkostninger, højeffektive solceller til brug i flere applikationer.

Multikryds, eller stablet, solceller er i øjeblikket de mest effektive celler på markedet, omdanner op til 45 % af den solenergi, de optager, til elektricitet. Cellerne er konstrueret ved at stable halvledere med forskellige båndgab oven på hinanden, derved tillader cellen at absorbere forskellige bølgelængder af solstråling. Imidlertid, disse celler er meget dyrere at producere end mindre effektive tynde solfilm.

"Vi ønsker at skabe højeffektive solceller til en rimelig pris, " siger Salah Bedair, Fremragende professor i elektro- og computerteknik ved NC State og hovedforfatter af forskningen. "Siliciumbaserede tynde solceller er meget populære, fordi materialet har omkring 20% ​​effektivitet, og cellerne koster omkring 1/10 ^th hvad en multi-junction solcelle koster. Og andre lave omkostninger, materialer med lavere effektivitet vinder også popularitet. Hvis vi kunne skabe stablede solceller ved hjælp af denne eksisterende teknologi, ville vi være godt på vej til at nå vores mål."

Imidlertid, du kan ikke bare stable forskellige solceller oven på hinanden – de forskellige materialer er strukturelt uforenelige, og afgifter kan derfor ikke passere gennem dem for at blive opkrævet. For at løse dette problem i nuværende multi-junction solceller bruges stærkt dopede metaller til at skabe en tunnelforbindelse mellem de forskellige lag - hvilket tilføjer betydelige omkostninger og kompleksitet til multi-junction solcellens skabelse.

Bedair og hans team udviklede en enklere tilgang, ved at bruge intermetallisk binding til at binde solceller lavet af forskellige materialer. I et proof-of-concept, holdet stablede en solcelle fra hylden af ​​galliumarsenid oven på en siliciumsolcelle.

"I multi-junction solceller muliggør tunnelforbindelsen elektrisk forbindelse ved at fungere som en metal-til-metal-forbindelse, " siger Bedair. "I vores system, indium fungerer som en genvej til det. De eksisterende metalkontakter i de enkelte celler er dækket af indiumfilm. Indiumfilmene binder let til sig selv ved stuetemperatur under lavt tryk. Resultatet er en solcelle lavet af to forskellige materialer, der er mekanisk stablet og elektrisk forbundet.

"Med denne teknik er vi i stand til at drage fordel af billige, hyldeløsninger uden at skulle udvikle al ny teknologi. Producenter kunne simpelthen justere deres eksisterende produkter lidt for at øge deres effektivitet i solceller med flere kryds, i stedet for at skulle skabe nye produkter."

Papiret, "A New Approach for Multi-Junction Solar Cells from Off-the-Shelf Individual Cells:GaAs/Si" blev præsenteret på IEEE Photostatic Specialist Meeting afholdt den 19. juni i Chicago, IL. Der er indgivet patentansøgning på arbejdet.