Высокоэффективные ячейки раздвигают границы эффективности преобразования солнечной энергии
14 января 2015года, GOLDEN, штат Колорадо — Министерство энергетики США (DOE), Национальная лаборатория возобновляемой энергии (NREL) объявили о демонстрации эффективности преобразования для четырёхпереходного солнечного элемента в 45,7 процента при степени концентрации в 234 единицы. NREL заявила, что это один из самых высоких достигнутых КПД для фотоэлектрических ячеек любых типов.
Эта новая солнечная ячейка, которая предназначена для работы в системах с концентратором с коэффициентом концентрации более 1000, значительно улучшена по сравнению с предыдущими моделями за счёт включения дополнительного поглощающего слоя высокого качества для достижения сверхвысокой эффективности.
Многопереходные солнечные элементы собирают солнечный свет путём деления солнечного спектра на участки, которые поглощаются материалом с шириной запрещённой зоны, настроенной на определённый диапазон длин волн. Комбинация материалов с оптимальными запрещёнными зонами имеет решающее значение для высокой эффективности. Задача состоит в том, чтобы поддерживать высокое качество материалов при интеграции их в составную ячейку, способную эффективно производить фотопреобразование.
«Отличием этого многопереходного устройства является очень высокое качество субъячеек с рассогласованными решетками», сказал Райан Франсе, учёный и конструктор солнечного элемента из NREL. «Решеточно-несогласованные материалы требуют введения в устройство дефектов, так называемых дислокаций, которые могут существенно снизить производительность устройства. NREL научился контролировать и локализовывать эти дислокации в неактивных участках устройства, что позволяет использовать в многопереходных ячейках материалы даже с очень сильным рассогласованием».
Максимальная эффективность ячейки в 45,7 ± 2,3 процента была измерена при коэффициенте AM1.5 прямым спектром с коэффициентом концентрации 234, но устройство работает почти так же хорошо даже при более высоких концентрациях, обеспечивая КПД в 45,2% при концентрации 700.
Измерительная лаборатория в NREL подтвердила эту эффективность. Следует отметить, что измерения при высокой концентрации были проведены с новым флэш-симулятором T-HIPSS, который более точно контролирует спектр концентрированного света. Этот инструмент гарантирует, что каждый слой устройства получает свет соответствующего солнечного спектра и значительно уменьшает погрешность измерения. Эта ячейка направлена в стороннюю аккредитованную лабораторию для дальнейшего тестирования и подтверждения.
Эта работа поддерживается SunShot Initiative Министерства энергетики, которая является национальной программой, призванной сделать солнечную энергию к концу десятилетия конкурентоспособной с традиционными источниками энергии. Министерство энергетики через SunShot поддерживает частные компании, университеты и национальные лаборатории, работающие над снижением стоимости солнечной электроэнергии до $0,06 за киловатт-час.
Для получения дополнительной информации посетите сайт http://energy.gov/sunshot.
