Najbardziej wydajne na świecie ogniwo słoneczne
Dzięki wykorzystaniu nowej powłoki antyrefleksyjnej naukowcom z niemieckiego Instytutu Fraunhofera udało się zwiększyć wydajność specjalnie stworzonego czterozłączowego ogniwa słonecznego z 46,1 do 47,6%. Obecnie nie ma na świecie ogniwa słonecznego o wyższej sprawności.
Naukowcy z Fraunhofer ISE (Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej) od dwóch lat pracują nad niezwykle ambitnym projektem o nazwie „50Percent”, którego celem jest przekroczenie 50-procentowej wydajności ogniwa słonecznego. W tym celu każda pojedyncza warstwa złożonego, wielozłączowego ogniwa słonecznego jest dodatkowo optymalizowana. Instalowane są m.in. ulepszone złącza metalowe, a także bardziej wydajne poszczególne warstwy przeciwodblaskowe.
Wprowadzone ostatnio ulepszenia technologiczne już przyniosły pierwsze efekty. Najnowsze, czterozłączowe skoncentrowane ogniwo fotowoltaiczne osiąga sprawność 47,6.
– Cieszymy się z tego wyniku, który osiągnięto zaledwie rok po otwarciu naszego nowego Centrum Wysokowydajnych Ogniw Słonecznych – mówi dr Frank Dimroth, kierownik działu fotowoltaiki III-V i technologii koncentratorów w Fraunhofer ISE. – Naszą pracą chcemy przyczynić się do tego, aby fotowoltaika była jeszcze bardziej wydajna i konkurencyjna, ponieważ wierzymy, że jest to najbardziej zrównoważona forma wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych.
Struktura warstwowa nowego ogniwa słonecznego została opracowana w 2016 r. we współpracy z francuską firmą Soitec. Górne tandemowe ogniwo słoneczne wykonane zostało z fosforku galu i indu (GaInP) i arsenku aluminium i galu (AlGaAs), które nastąpnie zostało nałożone na dolne tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z fosforku galu, indu i arsenku (GaInAsP) oraz arsenku galu i indu (GaInAs).
Naukowcy z Instytutu Fraunhofera nałożyli na tę strukturę tandemową ogniw słonecznych ulepszoną warstwę i 4-warstwową powłokę antyrefleksyjną.
Dzięki tym ulepszeniom udało się zmniejszyć straty rezystancyjne oraz odbicie na przedniej stronie ogniwa, które jest wysoce wrażliwe spektralnie w szerokim zakresie 300-1780 nanometrów. Warto dodać, że konwencjonalne krzemowe ogniwa słoneczne absorbują światło słoneczne tylko do długości fali 1200 nanometrów, dlatego nie wymagają tak szerokopasmowej powłoki antyrefleksyjnej.
MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE
Wielozłączowe ogniwa słoneczne wykonane z półprzewodników złożonych III-V zawsze były jednymi z najbardziej wydajnych ogniw słonecznych na świecie. Uzyskują one największy potencjał, gdy padające światło słoneczne jest skupiane przez soczewki na urządzeniach o wielkości zaledwie kilku milimetrów kwadratowych.
– Możliwe zastosowania tak wysokowydajnych tandemowych ogniw słonecznych obejmują systemy fotowoltaiczne z koncentratorami, które przyczyniają się do wydajnego wytwarzania energii w krajach bogatych w słońce – mówi prof. dr hab. Stefan Glunz, kierownik badań fotowoltaicznych w Fraunhofer ISE. – Dzięki tandemowym ogniwom słonecznym możliwe jest uniknięcie ograniczeń, jakie występują przy pojedynczych ogniwach słonecznych, a tym samym zmniejszenie kosztów pozyskania energii słonecznej.
Źródło: Fraunhofer ISE
