Wissenschaftler drängen weiterSolarplatteneffizienter zu werden, und es gibt einen neuen Rekord zu vermelden: Eine neue Solarzelle erreicht einen Wirkungsgrad von 39,5 Prozent unter globalen Standardlichtbedingungen von 1 Sonne.
Die 1-Sonne-Marke ist nur eine standardisierte Methode zur Messung einer festen Menge an Sonnenlicht, jetzt können fast 40% der Strahlung in Strom umgewandelt werden. Der bisherige Rekord für diese Art vonSonnenkollektorMaterial hatte eine Effizienz von 39,2 %.
Es gibt mehr Arten von Solarzellen, als Sie vielleicht denken. Der hier verwendete Typ sind III-V-Tandemsolarzellen mit dreifacher Verzweigung, die häufig in Satelliten und Raumfahrzeugen eingesetzt werden, obwohl sie auch auf festem Boden ein großes Potenzial haben.
„Die neuen Zellen sind effizienter und einfacher zu konstruieren und könnten für eine Vielzahl neuer Anwendungen nützlich sein, wie z. B. stark eingeschränkte Anwendungen oder emissionsarme Weltraumanwendungen“, sagte der Physiker Myles Steiner vom National Renewable Energy Laboratory..“NREL) in Colorado.
In Bezug auf die Solarzelleneffizienz ist der „Triple Junction“-Teil der Gleichung wichtig. Jeder Knoten ist in einem bestimmten Teil des solaren Spektralbereichs konzentriert, was bedeutet, dass weniger Licht verloren geht und ungenutzt bleibt.
Die Effizienz wird durch die Verwendung der sogenannten „Quantenbrunnen“-Technologie weiter verbessert. Die Physik dahinter ist ziemlich komplex, aber die allgemeine Idee ist, dass die Materialien sorgfältig ausgewählt und optimiert und so dünn wie möglich sind. Dies wirkt sich auf die Bandlücke aus, die Mindestmenge an Energie, die erforderlich ist, um Elektronen anzuregen und Strom fließen zu lassen.
In diesem Fall bestehen die drei Übergänge aus Gallium-Indium-Phosphid (GaInP), Gallium-Arsenid (GaAs) mit etwas zusätzlicher Quantentopf-Effizienz und Gallium-Indium-Arsenid (GaInAs).
„Ein Schlüsselfaktor ist, dass GaAs zwar ein hervorragendes Material ist und üblicherweise in III-V-Mehrfachzellen verwendet wird, aber nicht die exakte Bandlücke für Dreifachzellen hat, was bedeutet, dass der Fotostrom zwischen den drei Zellen nicht optimal ausbalanciert ist. “, sagte NREL-Physiker Ryan France.
„Hier haben wir die Bandlücke durch die Verwendung von Quantentöpfen modifiziert und dabei die hervorragende Materialqualität beibehalten, die dieses Gerät und möglicherweise andere Anwendungen ermöglicht.“
Einige der Verbesserungen, die in dieser neuesten Zelle hinzugefügt wurden, umfassen die Erhöhung der absorbierten Lichtmenge ohne entsprechenden Spannungsverlust. Mehrere andere technische Optimierungen wurden vorgenommen, um Einschränkungen zu minimieren.
Dies ist die höchste 1-Sonne-Effizienz von allenSonnenkollektorZelle auf Rekord, obwohl wir höhere Wirkungsgrade durch intensivere Sonneneinstrahlung gesehen haben. Während es einige Zeit dauern wird, bis die Technologie vom Labor zum tatsächlichen Produkt übergeht, sind die potenziellen Verbesserungen aufregend.
Die Zellen erreichten außerdem eine beeindruckende Raumeffizienz von 34,2 Prozent, die sie beim Einsatz im Orbit erreichen sollten. Ihr Gewicht und ihre Widerstandsfähigkeit gegenüber hochenergetischen Partikeln machen sie für diese Aufgabe besonders geeignet.
„Da dies zum Zeitpunkt des Schreibens die effizientesten 1-Sonnen-Solarzellen sind, setzen diese Zellen auch einen neuen Standard für die erreichbare Effizienz aller Photovoltaik-Technologien“, schreiben die Forscher in ihrem veröffentlichten Artikel.
Postzeit: 24. Mai 2022
