Услуги > Новости > Разное

Эффективность солнечных батарей - нестандартный подход калифорнийских учёных приносит дивиденды

Эффективность солнечных батарей - нестандартный подход калифорнийских учёных приносит дивиденды Ученые из Национальной лаборатории Лоренса Беркли (LBNL) в Калифорнии применили нестандартный подход при проектировании наиболее эффективных солнечных элементов в мире.

Ученые из Национальной лаборатории Лоренса Беркли (LBNL) в Калифорнии применили нестандартный подход при проектировании наиболее эффективных солнечных элементов в мире.

Традиционный путь заключается в разработке устройств, поглощающих как можно больше света (или фотонов). Вместо этого в LBNL был создан солнечный элемент, главной особенностью которого является использование флуоресцентного излучения для высвобождения излишней энергии электронов. Свободные электроны, извлекаемые под действием фотонов, впоследствии преобразуются в электричество. Если электроны не удаляются с солнечных элементов достаточно быстро, они распадаются и освобождают энергию, при высвобождении которой в виде тепла снижается КПД солнечной батареи.

Ученые обнаружили, что флуоресцентный свет, который состоит из фотонов и является невидимым в нормальных условиях, оказался ключом к головоломке по достижению эффективности. Ученый Оуэн Миллер пришел к выводу, что если выделенная энергия высвобождается из солнечной батареи в виде внешней флуоресценции, это многократно увеличивает напряжение батареи. Эли Яблонович, инженер электролаборатории Беркли, который руководил исследованием, выразил это следующим образом: «Чем лучше солнечная батарея высвобождает фотоны, тем высшего напряжения и большей эффективности она может достичь».

Теоретически, наиболее эффективная солнечная батарея, которая использует единый материал для сбора света, может проеобразовать в электричество около 33,5 % энергии, которую она поглощает. Миллер обнаружил, что используя редкий материал арсенид галлия в качестве полупроводника, можно достичь той самой золотой середины, когда количество поглощаемого света и количество света, преобразующегося в электричество, дают наибольшую эффективность.

Частная компания Alta Devices, одним из основателей которой является Яблонович, обладает флуоресцентными солнечными батареями из арсенида галлия, которые достигли рекордных показателей эффективности - 28,4%, что на 5% больше, чем эффективность солнечных батарей, находящихся нынче в коммерческой эксплуатации – такие батареи обычно изготавливаются из пластин монокристаллического кремния.

Конечно, существуют проблемы с производством этих флуоресцентных солнечных батарей, главным образом из-за высокой стоимости арсенида галлия – в противоположность приемлемым ценам на кремний, который обычно используют при производстве солнечных батарей. С подобными трудностями стакиваются все производители некремниевых солнечных панелей. Такие компании, как First Solar, которая использует теллурид кадмия, имеют возможность компенсировать расходы на материал, потому что некремниевые солнечные батареи более эффективны.

Яблонович, что не удивительно, приходит к тому же заключению касательно арсенида галлия, который, как он сообщает, поглощает фотоны «в 10 тысяч раз интенсивнее, чем кремний для заданной толщины, но стоит при этом далеко не в 10 тысяч раз дороже».

Назад в раздел