Forskare fortsätter att trycka påsolpanelerför att bli effektivare, och det finns ett nytt rekord att rapportera: En ny solcell uppnår en verkningsgrad på 39,5 procent under vanliga 1-sols globala ljusförhållanden.
1-solmärket är bara ett standardiserat sätt att mäta en fast mängd solljus, nu kan nästan 40 % av strålningen omvandlas till elektricitet. Det tidigare rekordet för denna typ avsolpanelmaterialet var 39,2 % effektivitet.
Det finns fler typer av solceller runt om än du kanske tror. Den typ som används här är trepunkts III-V tandemsolceller, vanligtvis utplacerade i satelliter och rymdfarkoster, även om de också har stor potential på fast mark.
"De nya cellerna är mer effektiva och enklare att designa, och kan vara användbara för en mängd nya tillämpningar, som t.ex. mycket begränsade tillämpningar eller rymdtillämpningar med låga utsläpp", säger fysikern Myles Steiner från National Renewable Energy Laboratory..”NREL) i Colorado.
När det gäller solcellseffektivitet är "trippelövergångsdelen" i ekvationen viktig. Varje knut är koncentrerad till en specifik del av solspektralområdet, vilket innebär att mindre ljus går förlorat och oanvänds.
Effektiviteten förbättras ytterligare genom att använda så kallad "quantum well"-teknik. Fysiken bakom dem är ganska komplex, men den allmänna tanken är att materialen är noggrant utvalda och optimerade, och så tunna som möjligt. Detta påverkar bandgapet, minsta mängd energi som krävs för att excitera elektroner och låta ström flyta.
I det här fallet består de tre förbindelserna av galliumindiumfosfid (GaInP), galliumarsenid (GaAs) med viss extra kvantbrunnseffektivitet och galliumindiumarsenid (GaInAs).
”En nyckelfaktor är att även om GaAs är ett utmärkt material och ofta används i III-V multijunction-celler, har det inte det exakta bandgapet för trippelövergångsceller, vilket innebär att fotoströmmen mellan de tre cellerna Balansen inte är optimal, ” sa NREL-fysikern Ryan France.
"Här har vi modifierat bandgapet genom att använda kvantbrunnar, samtidigt som vi bibehåller den utmärkta materialkvaliteten, vilket möjliggör den här enheten och potentiellt andra applikationer."
Några av förbättringarna som lagts till i denna senaste cell inkluderar att öka mängden ljus som absorberas utan motsvarande spänningsförlust. Flera andra tekniska justeringar har gjorts för att minimera begränsningar.
Detta är den högsta 1-sols effektivitet av någonsolpanelcell på rekord, även om vi har sett högre effektivitet från mer intensiv solstrålning. Även om det kommer att ta tid för tekniken att flytta från labbet till den faktiska produkten, är de potentiella förbättringarna spännande.
Cellerna registrerade också en imponerande 34,2 procents rymdeffektivitet, vilket är vad de borde uppnå när de används i omloppsbana. Deras vikt och motstånd mot högenergipartiklar gör dem särskilt lämpliga för denna uppgift.
"Eftersom dessa är de mest effektiva 1-sols solcellerna i skrivande stund, sätter dessa celler också en ny standard för den uppnåbara effektiviteten för all solcellsteknik", skrev forskarna i sin publicerade artikel.
Posttid: 24 maj 2022
