Збільшити ефективність перетворення сонячного світла дозволить складений з чотирьох різних матеріалів багато перехідна сонячна комірка, здатна поглинати різні спектральні складові сонячного світла

Національна Лабораторія поновлюваних джерел енергії (NREL) не так давно закінчила розробку чотирьох перехідного сонячного елемента на основі напівпровідників групи III-V, що має ефективність перетворення енергії 45.7% при концентрації випромінювання в 234 сонця, що є одним з кращих показників для фотогальванічних осередків.

 

Чотирьох перехідні сонячні елементи збільшують ефективність перетворення до 45.7%

Чотирьох перехідні сонячні елементи збільшують ефективність перетворення до 45.7%

Конструкція сонячного елемента оптимізована для роботи в концентраторах фотогальванічних систем, де інтенсивність опромінення може перевищувати 1 000 сонць. (Концентрація в одне сонце еквівалентна 1 кВт/м2). Багато перехідний осередок складається з декількох матеріалів, налаштованих на поглинання різних спектральних складових сонячного випромінювання, що дозволяє максимально збільшити кількість сонячної енергії, що збирається. До складу чотирьох перехідного матеріалу входять фосфід індію-галію, арсенід галію і два шари арсеніду галію-індію. Вузли кристалічних ґраток переходів зміщені щодо підкладки осередку. Це означає, що матеріали з різними постійними кристалічними решітками пошарово покладені один на одного. Виміряна ефективність осередку склала 45.7 ± 2.3% при спектрі AM 1.5 і світловому потоці в 234 сонця. (AM - Air Mass coefficient - це коефіцієнт, що характеризує спектр сонячного випромінювання після його проходження через атмосферу). Однак реально вона може використовуватися при концентрації до 700 сонць, досягаючи при цьому ефективність 45.2%.

Основною проблемою, яку довелося вирішувати розробникам сонячної комірки, за словами вченого з NREL Райана Френс (Ryan France), були дислокації між матеріалами з різними параметрами решітки. «У матеріалі з решітками, що не збігалися, необхідно було вводити дислокації», - сказав Френс. У NREL знайшли спосіб ізоляції цих дислокацій в неактивних частинах осередків. Це дозволяє матеріалам з різними постійними решітками працювати в багато перехідних осередках. Осередок містить також широкосмугове чотиришарове анти відбивне покриття і метаморфний тунельний перехід, що забезпечує низький електричний опір і малі втрати між з'єднаннями субкомірками.