Wissenschaftler des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von fast 50 % hergestellt. Die Solarzelle mit sechs -Übergängen hält nun den Weltrekord für den höchsten Solarumwandlungswirkungsgrad von 47,1 %, gemessen unter konzentrierter Beleuchtung. Eine Variation derselben Zelle stellt auch den Effizienzrekord unter einer -Sonneneinstrahlung auf 39,2 % auf.
„Dieses Gerät demonstriert wirklich das außergewöhnliche Potenzial von Mehrfachsolarzellen“, sagte John Geisz, leitender Wissenschaftler in der High{0}}Efficiency Crystalline Photovoltaics Group am NREL und Hauptautor einer neuen Arbeit über die rekordverdächtige Zelle.
Der Artikel „Sechs -Junction III-V-Solarzellen mit 47,1 % Umwandlungswirkungsgrad bei einer Konzentration von 143 Sonnen“ erscheint in der Zeitschrift Nature Energy. Geisz‘ Co-Autoren sind die NREL-Wissenschaftler Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song und Thomas Moriarty.
Um das Gerät zu konstruieren, verließen sich die NREL-Forscher auf III-V-Materialien --, die aufgrund ihrer Position im Periodensystem - so genannt werden und über ein breites Spektrum an Lichtabsorptionseigenschaften verfügen. Jede der sechs Verbindungen der Zelle (die photoaktiven Schichten) ist speziell darauf ausgelegt, Licht aus einem bestimmten Teil des Sonnenspektrums einzufangen. Das Gerät enthält insgesamt etwa 140 Schichten verschiedener III-V-Materialien, um die Leistung dieser Verbindungen zu unterstützen, und ist dennoch dreimal schmaler als ein menschliches Haar. Aufgrund ihrer hohen Effizienz und der mit ihrer Herstellung verbundenen Kosten werden III-V-Solarzellen am häufigsten zur Stromversorgung von Satelliten verwendet, was die unübertroffene Leistung von III-V auszeichnet.
Auf der Erde sei die Solarzelle mit sechs -Übergängen jedoch gut-für den Einsatz in der Konzentrator-Photovoltaik geeignet, sagte Ryan France, Co-{2}}Autor und Wissenschaftler in der III-V-Multijunction-Gruppe am NREL.
„Eine Möglichkeit, die Kosten zu senken, besteht darin, die benötigte Fläche zu reduzieren“, sagte er, „und das kann man erreichen, indem man einen Spiegel verwendet, um das Licht einzufangen und auf einen Punkt zu fokussieren. Dann kommt man mit einem Hundertstel oder sogar einem Tausendstel des Materials aus, verglichen mit einer flachen {{1}Platten-Siliziumzelle. Durch die Konzentration des Lichts verbraucht man viel weniger Halbleitermaterial. Ein zusätzlicher Vorteil besteht darin, dass die Effizienz steigt, je mehr man das Licht konzentriert.“
Frankreich beschrieb das Potenzial der Solarzelle, einen Wirkungsgrad von über 50 % zu erreichen, als „eigentlich sehr gut erreichbar“, ein Wirkungsgrad von 100 % könne jedoch aufgrund der grundlegenden Grenzen der Thermodynamik nicht erreicht werden.
Geisz sagte, dass derzeit die größte Forschungshürde, um einen Wirkungsgrad von über 50 % zu erreichen, darin bestehe, die Widerstandsbarrieren innerhalb der Zelle zu reduzieren, die den Stromfluss behindern. Unterdessen stellt er fest, dass sich NREL auch stark für die Reduzierung der Kosten von III-V-Solarzellen einsetzt, um neue Märkte für diese hocheffizienten Geräte zu schaffen.
Nachrichten von: Science Daily
Neuveröffentlichung durch: China Nuclear ITG Capita Management Company
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