Ученые разработали новый солнечный элемент с эффективностью 47,1 %

На пути достижения максимальной эффективности, инженеры постоянно совершенствуют солнечные батареи.  Неустанно работая над этой проблемой, они достигают новых вершин и теперь мы становимся свидетелями  двух рекордов, побитых созданными двумя разными устройствами, в том числе одно из которых приближает его  к заветной отметке наивысшей общей эффективности преобразования солнечной энергии  — 50 процентов.

Эти исследования были проведены в Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL), где ученые разработали новый солнечный элемент с эффективностью 47,1 процента. На сегодняшний день это достижение делает его самым эффективным солнечным элементом в мире.

Устройство называется солнечным элементом III-V с шестью контактами и оно состоит из шести различных типов фотоактивного слоя. Каждый из них состоит из различных материалов III-V, названных в честь их позиций в периодической таблице, которые собирают энергию из разных частей светового спектра. Всего имеется около 140 слоев, упакованных в солнечный элемент, каждый из которых тоньше человеческого волоса.
Стоит также отметить, что рекорд был побит при фокусировке света, который примерно в 143 раза сильнее естественного солнечного. В то время, как эффективность этого дизайна, очевидно, будет падать в реальных применениях, команда инженеров утверждает, что устройство может быть построено с зеркалом, чтобы сфокусировать солнечный свет на элемент.
Однако и вариант этой ячейки при освещении, эквивалентном одному Солнцу, тоже показывает внушительный результат эффективности батареи  — она достигает показателя 39,2 процента.

perovskite-CIGS

Небольшой образец тандемного солнечного элемента перовскит-CIGS.

В отдельном исследовании ученые из Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) побили другой рекорд эффективности, на этот раз для нового типа тандемных солнечных элементов.

Тандемные солнечные элементы представляют собой фотоэлементы с двумя различными типами фотоактивных слоев. В этом случае один слой был сделан из перовскита, в то время как другой был комбинацией меди, индия, галлия и селена, которые команда называет CIGS.

Вначале осаждается слой CIGS толщиной от 3 до 4 микрометров, а затем на поверхность наносится слой перовскита толщиной всего 0,5 микрометра. Они хорошо работают вместе, потому что перовскит собирает видимый свет, в то время как CIGS предназначается для использования инфракрасного излучения. Чтобы улучшить контакт между двумя слоями, команда добавила слой атомов рубидия между ними.

John Geisz (left) and Ryan France

Джон Гайс (слева) и Райан Франс — исследователи NREL, побившего рекорд эффективности солнечных элементов.

Благодаря этому методу инженеры добились максимальной эффективности в 24,16 процента. Пусть достижение не так высоко, как у кремниево-перовскитных тандемных ячеек, но, учитывая, что это первая тандемная ячейка с перовскит-CIGS — имеем в активе отличное начало.

Толщина  конструкции допускает, что на ее основе могут быть изготовлены гибкие солнечные модули, которые, будучи чрезвычайно легкими и устойчивыми к облучению, будут хорошо подходить для применения в космосе.

Источники: NREL, HZB

(Visited 1 times, 1 visits today)

Геннадий

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *