A tudósok továbbra is nyomulnaknapelemekhogy hatékonyabbak legyünk, és új rekordról kell beszámolni: egy új napelem 39,5 százalékos hatásfokot ér el szabványos 1 napos globális megvilágítás mellett.
Az 1 nap jelzés csak egy szabványos módszer egy fix mennyiségű napfény mérésére, jelenleg a sugárzás közel 40%-a alakítható át elektromos árammá. A korábbi rekord az ilyen típusúnapelemanyagának hatékonysága 39,2%.
Többféle napelem található a környéken, mint gondolná. Az itt használt típusok három-csomópontú, III-V tandem napelemek, amelyeket általában műholdakban és űrhajókban helyeznek el, bár ezek szilárd talajon is nagy potenciállal rendelkeznek.
"Az új cellák hatékonyabbak és egyszerűbben tervezhetők, és számos új alkalmazáshoz hasznosak lehetnek, például erősen korlátozott alkalmazásokhoz vagy alacsony kibocsátású űralkalmazásokhoz" - mondta Myles Steiner, a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium fizikusa..”NREL) Coloradóban.
A napelem-hatékonyság szempontjából az egyenlet „hármas csomópontja” a fontos. Minden csomó a nap spektrális tartományának egy meghatározott részére koncentrálódik, ami azt jelenti, hogy kevesebb fény veszít el és nem használ fel.
A hatékonyságot tovább javítja az úgynevezett „kvantumkút” technológia. A mögöttük álló fizika meglehetősen összetett, de az általános elképzelés az, hogy az anyagok gondosan kiválasztottak és optimalizáltak, és a lehető legvékonyabbak. Ez befolyásolja a sávközt, a az elektronok gerjesztéséhez és az áram áramlásához szükséges minimális energiamennyiség.
Ebben az esetben a három csomópont gallium-indium-foszfidból (GaInP), gallium-arzenidből (GaAs) áll, némi extra kvantumkút-hatékonysággal, és gallium-indium-arzenidből (GaInAs).
"A kulcsfontosságú tényező az, hogy bár a GaAs kiváló anyag, és általában III-V többcsatlakozású cellákban használják, nincs benne a pontos sávszélesség a hármas összekötő cellák számára, ami azt jelenti, hogy a három cella közötti fotoáram Az egyensúly nem optimális, ” – mondta Ryan France, az NREL fizikusa.
"Itt kvantumkutak használatával módosítottuk a sávközt, miközben megőriztük a kiváló anyagminőséget, amely lehetővé teszi ezt az eszközt és potenciálisan más alkalmazásokat."
A legújabb cellához hozzáadott fejlesztések közé tartozik az elnyelt fény mennyiségének növelése a megfelelő feszültségveszteség nélkül. A korlátozások minimalizálása érdekében számos egyéb technikai változtatást is végrehajtottak.
Ez a legmagasabb 1 napos hatékonyságnapelemcella a rekord, bár tapasztaltunk nagyobb hatékonyságot az intenzívebb napsugárzás miatt. Bár időbe telik, amíg a technológia a laboratóriumból a tényleges termékké vált, a lehetséges fejlesztések izgalmasak.
A cellák lenyűgöző, 34,2 százalékos térhatékonyságot is feljegyeztek, amit el kell érniük, ha pályán használják őket. Súlyuk és a nagy energiájú részecskékkel szembeni ellenállásuk különösen alkalmassá teszi őket erre a feladatra.
„Mivel a cikk írásakor ezek a leghatékonyabb 1 napos napelemek, ezek a cellák egyben új mércét is felállítottak az összes fotovoltaikus technológia elérhető hatékonyságában” – írták publikált tanulmányukban a kutatók.
Feladás időpontja: 2022. május 24
