תאים סולאריים חדשים של באר קוונטית רק קבעו שיא עולמי ביעילות

המדענים ממשיכים לדחוףפנלים סולארייםלהיות יעיל יותר, ויש שיא חדש לדווח: תא סולארי חדש משיג יעילות של 39.5 אחוזים בתנאי תאורה גלובליים סטנדרטיים של שמש אחת.
סימן השמש 1 הוא רק דרך סטנדרטית למדידת כמות קבועה של אור שמש, כעת ניתן להמיר כמעט 40% מהקרינה לחשמל. השיא הקודם עבור סוג זה שלפנל סולאריהחומר היה יעילות של 39.2%.
ישנם יותר סוגים של תאים סולאריים בסביבה ממה שאתה עשוי לחשוב. הסוג המשמש כאן הם תאים סולאריים טנדם III-V עם צומת משולש, הנפרסים בדרך כלל בלוויינים וחלליות, אם כי יש להם גם פוטנציאל גדול על קרקע מוצקה.

"התאים החדשים יעילים יותר ופשוטים יותר לתכנון, ויכולים להיות שימושיים עבור מגוון יישומים חדשים, כגון יישומים מוגבלים מאוד או יישומי חלל בעלי פליטה נמוכה", אמר הפיזיקאי מיילס שטיינר מהמעבדה הלאומית לאנרגיה מתחדשת.."NREL) בקולורדו.
מבחינת יעילות תאים סולאריים, חלק ה"צומת המשולש" במשוואה חשוב. כל קשר מרוכז בחלק מסוים של הטווח הספקטרלי הסולארי, מה שאומר שפחות אור אובד ולא נעשה בו שימוש.
היעילות משתפרת עוד יותר על ידי שימוש בטכנולוגיה המכונה "באר קוונטית". הפיזיקה מאחוריהם מורכבת למדי, אבל הרעיון הכללי הוא שהחומרים נבחרים בקפידה ומוטבים, ודקים ככל האפשר. זה משפיע על פער הרצועות, כמות מינימלית של אנרגיה הדרושה כדי לעורר אלקטרונים ולאפשר לזרם לזרום.
במקרה זה, שלושת הצמתים מורכבים מגאליום אינדיום פוספיד (GaInP), גליום ארסניד (GaAs) עם קצת יעילות באר קוונטית נוספת, וגליום אינדיום ארסניד (GaInAs).
"גורם מפתח הוא שבעוד ש-GaAs הוא חומר מצוין ונעשה בו שימוש נפוץ בתאי רב-צומת III-V, אין לו את הפער המדויק עבור תאי צומת משולשת, מה שאומר שזרם הצילום בין שלושת התאים האיזון אינו אופטימלי, " אמר פיזיקאי NREL ריאן פראנס.
"כאן, שינינו את פער הרצועות על ידי שימוש בארות קוונטיות, תוך שמירה על איכות החומר המעולה, המאפשרת את ההתקן הזה ופוטנציאל יישומים אחרים."
חלק מהשיפורים שנוספו בתא האחרון הזה כוללים הגדלת כמות האור הנספגת ללא כל אובדן מתח מקביל. נעשו מספר שינויים טכניים אחרים כדי למזער את ההגבלות.

זוהי היעילות הגבוהה ביותר של שמש 1 מכל אחתפנל סולאריתא על תיעוד, למרות שראינו יעילות גבוהה יותר מקרינת שמש חזקה יותר. אמנם ייקח זמן עד שהטכנולוגיה תעבור מהמעבדה למוצר בפועל, השיפורים הפוטנציאליים מרגשים.
התאים רשמו גם יעילות שטח מרשימה של 34.2 אחוז, וזה מה שהם צריכים להשיג בשימוש במסלול. משקלם ועמידותם לחלקיקים עתירי אנרגיה הופכים אותם למתאימים במיוחד למשימה זו.
"מכיוון שאלו הם התאים הסולאריים היעילים ביותר בזמן כתיבת שורות אלה, תאים אלה גם מציבים סטנדרט חדש ליעילות הניתנת להשגה של כל הטכנולוגיות הפוטו-וולטאיות", כתבו החוקרים במאמרם שפורסם.