Solcelle med seks kryds sætter to verdensrekorder for effektivitet

Forskere ved National Renewable Energy Laboratory (NREL) har fremstillet en solcelle med en effektivitet på næsten 50%.

Solcellen med seks forbindelser har nu verdensrekorden for den højeste solkonverteringseffektivitet på 47,1 %, som blev målt under koncentreret belysning. En variation af den samme celle satte også effektivitetsrekorden under en-sols belysning på 39,2 %.

"Denne enhed demonstrerer virkelig det ekstraordinære potentiale ved multijunction solceller, " sagde John Geisz, en ledende videnskabsmand i High-Efficiency Crystalline Photovoltaics Group ved NREL og hovedforfatter af et nyt papir om rekordsættende celle.

Papiret, "Six-junction III-V solceller med 47,1% konverteringseffektivitet under 143 sole koncentration, " står i journalen Naturenergi . Geisz' medforfattere er NREL-forskerne Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao sang, og Thomas Moriarty.

For at konstruere enheden, NREL-forskere stolede på III-V-materialer - såkaldt på grund af deres placering i det periodiske system - som har en bred vifte af lysabsorptionsegenskaber. Hver af cellens seks junctions (de fotoaktive lag) er specielt designet til at fange lys fra en bestemt del af solspektret. Enheden indeholder omkring 140 samlede lag af forskellige III-V materialer for at understøtte ydeevnen af ​​disse krydsninger, og dog er tre gange smallere end et menneskehår. På grund af deres meget effektive karakter og omkostningerne forbundet med at fremstille dem, III-V solceller bruges oftest til at drive satellitter, som præmierer III-V's uovertrufne præstation.

På jorden, imidlertid, solcellen med seks forbindelser er velegnet til brug i koncentrator fotovoltaik, sagde Ryan France, medforfatter og videnskabsmand i III-V Multijunctions Group ved NREL.

"En måde at reducere omkostningerne på er at reducere det nødvendige areal, " han sagde, "og det kan du gøre ved at bruge et spejl til at fange lyset og fokusere lyset ned til et punkt. Så kan du slippe afsted med en hundrededel eller endda en tusindedel af materialet, sammenlignet med en fladplade siliciumcelle. Du bruger meget mindre halvledermateriale ved at koncentrere lyset. En yderligere fordel er, at effektiviteten stiger i takt med, at du koncentrerer lyset."

Frankrig beskrev potentialet for, at solcellen kan overstige 50 % effektivitet som "faktisk meget opnåeligt", men at 100 % effektivitet ikke kan nås på grund af de fundamentale grænser, som termodynamikken pålægger.

Geisz sagde, at den største forskningsbarriere for at nå 50% effektivitet i øjeblikket er at reducere de resistive barrierer inde i cellen, der hindrer strømmen. I mellemtiden han bemærker, at NREL også er stærkt engageret i at reducere omkostningerne til III-V solceller, muliggør nye markeder for disse yderst effektive enheder.