Многослойные солнечные панели ставят рекорд эффективности преобразования света
Инженеры из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне (University of Illinois at Urbana-Champaign) создали новый тип солнечных панелей, в котором фотоэлектрические элементы расположены слоями, вместо классического плоского размещения, что разрешает полноценно применять целый спектр солнечного излучения.
Панели способны улавливать излучение с разной длиной волны, что положительно отражается на эффективности преобразования, которая достигает значения в 44%, что существенно выше, в сравнении с 29% эффективности стандартных солнечных панелей.
Проект по разработке многослойных солнечных панелей возглавил Доктор наук Джон Роджерс (Professor John Rogers), что трудится совместно с компаниями Semprius и Solar Junction.
Команда создала метод применения печати при помощи мягких печатных штампов для получения очень мелких и узких слоев полупроводникового материала, расположенных один над вторым. Скоростной процесс снабжает получение четырехслойного единичного элемента солнечной панели, что снабжает преобразование солнечного света с весьма широким охватом спектра.
Компания Semprius объединила изобретение со своей разработкой – двух-стадийной оптической совокупностью, которая может точечно концентрировать на объекте в тысячу раза больше света, чем на него попадает прямым методом. Для трех верхних слоев употребляются полупроводниковые материалы, в то время как для нижнего слоя употребляется германий.
К примеру, для верхнего слоя элемента может употребляться материал, владеющий широким бандгапом (запрещенная территория, черта полупроводника), что будет поглощать и преобразовывать высокоэнергетические фотоны, в то время как внутренние слои смогут быть созданы из материалов с узким бандгапом и будут поглощать фотоны с низкой энергией. Эти элементы так же имеют высокоэффективный прозрачный внутренний слой, что разрешает взятым дыркам и электронам из соседних слоев проходить через коллектор элемента без повторного объединения.
Громадной проблемой для предстоящего улучшения разработки многослойных фотоэлектрических элементов может стать точность размещения слоев по сетке относительно друг друга, то, чего будет очень сложно достигнуть при предстоящем повышении количества слоев. Что еще сложнее, при применении классического дизайна, выходы каждого слоя должны прецизионно совпадать по обстоятельству того, что в элемента они соединяются последовательно.
И не смотря на то, что разработчики пробуют обойти эти трудности, применяя разные техники соединения слоев к примеру, физическое соединение либо при помощи разных органических связующих материалов с антибликовыми особенностями, ни один из этих способов пока не подошел на 100%. Они дают через чур большое внутреннее отражение, владеют низкими теплопроводными чертями либо разрушаются от термомеханического стресса, появляющегося при громадных количествах солнечного света.
Разработчики не отчаиваются. «Мы применяли наработки и наши идеи для получения фотоэлектрических элементов с эффективностью преобразования 43.9% и эффективностью 36.5% для массива элементов. И не смотря на то, что эти цифры пока не обоснованы внешними лабораториям, это лучшие показатели для фотоэлектрической разработки любого типа, полученные в то время, когда или», — говорит Джон Роджерс.
«Сейчас мы используем композитные полупроводниковые материалы для трех верхних слоев и германий для нижнего слоя», — растолковывает разработку Скотт Берроуз (Scott Burroughs), вице-президент технологического направления компании Semprius. «Мы измеряли эффективность как отдельных элементов, так и их массивов, комбинируя их с высокоэффективной оптикой в лабораторных условиях и на открытом солнце».
на данный момент команда трудится над получением и отработкой технологии пяти- и шестислойных элементов для предстоящего увеличения эффективности.
по данным nanotechweb.org