Лента TH Новости Альтернативная энергетика


Ученые спроектировали солнечный элемент, который захватывает почти всю энергию солнечного спектра

∴ 87

Ученые разработали и создали прототип нового солнечного элемента, который объединяет несколько ячеек, сложенных в единое устройство, способное захватывать почти всю энергию солнечного спектра. Новый дизайн преобразует прямой солнечный свет в электричество с эффективностью 44,5%, что дает ему возможность стать лучшим солнечным элементом в мире.

661

Этот подход отличается от применяемого в солнечных панелях, которые обычно можно увидеть на крышах или в полях. В новом устройстве используются концентрические фотовольтажные (CPV) панели, в которых используются линзы, чтобы концентрировать солнечный свет на крошечных солнечных элементах на микромасштабном уровне. Из-за их небольших размеров (менее одного миллиметра) квадратные солнечные элементы, использующие более сложные материалы, могут быть экономически эффективными.

Сложенная ячейка действует почти как сито для солнечного света, причем специализированные материалы в каждом слое поглощают энергию определенного набора длин волн. К тому моменту, когда свет проходит через стек, чуть меньше половины энергии превращается в электричество. Для сравнения, наиболее распространенный солнечный элемент сегодня преобразует только четверть доступной энергии в электричество.

Около 99 процентов мощности, находящейся под прямым солнечным светом, достигающей поверхности Земли, распределено между длинами волн от 250 до 2500 нм, но обычные материалы для высокоэффективных многоконтактных солнечных элементов не могут захватить весь диапазон. Наше новое устройство способно разблокировать энергию, хранящуюся в длинноволновых фотонах, которые теряются в обычных солнечных элементах и, следовательно, обеспечивают путь реализации многосоставного солнечного элемента.Мэтью Люмб, Ведущий автор исследования и ученый-исследователь в Школе инженерии и прикладных наук GW.

Хотя ученые уже много лет работают над более эффективными солнечными батареями, этот подход имеет два новых аспекта. Во-первых, он использует семейство материалов на основе антагонистов галлия (GaSb), которые обычно встречаются в материалах для инфракрасных лазеров и фотодетекторов. Новые солнечные элементы на основе GaSb собраны в сложную структуру, а также включают в себя высокоэффективные солнечные элементы, выращенные на обычных подложках, которые захватывают более короткие солнечные фотоны с длиной волны.

Этот конкретный солнечный элемент очень дорог, однако исследователи считают важным показать верхний предел того, что возможно с точки зрения эффективности. Несмотря на текущие затраты на используемые материалы, техника, используемая для создания ячеек, кажется многообещающей. В конечном итоге аналогичный продукт может быть выведен на рынок, что станет причиной повсеместной реализации солнечных батарей.

Филипп Дончев