سلول های خورشیدی چاه کوانتومی جدید به تازگی یک رکورد جهانی برای کارایی به ثبت رسانده اند

دانشمندان به تلاش خود ادامه می دهندپنل های خورشیدیبرای کارآمدتر بودن، و رکورد جدیدی برای گزارش وجود دارد: یک سلول خورشیدی جدید بازدهی 39.5 درصدی را تحت شرایط استاندارد نور جهانی 1 خورشیدی به دست می آورد.
علامت 1 خورشید فقط یک روش استاندارد برای اندازه گیری مقدار ثابت نور خورشید است، اکنون تقریباً 40٪ از تابش را می توان به برق تبدیل کرد. رکورد قبلی برای این نوعصفحه خورشیدیراندمان مواد 39.2 درصد بود.
انواع بیشتری از سلول‌های خورشیدی در اطراف وجود دارد که شما فکر می‌کنید. نوع مورد استفاده در اینجا سلول‌های خورشیدی پشت سر هم III-V با اتصال سه‌گانه هستند که معمولاً در ماهواره‌ها و فضاپیماها مستقر می‌شوند، اگرچه پتانسیل بالایی در زمین جامد نیز دارند.

مایل اشتاینر، فیزیکدان از آزمایشگاه ملی انرژی های تجدیدپذیر، گفت: «سلول های جدید کارآمدتر و ساده تر برای طراحی هستند و می توانند برای انواع کاربردهای جدید، مانند کاربردهای بسیار محدود یا کاربردهای فضایی کم انتشار مفید باشند."NREL) در کلرادو.
از نظر بازده سلول خورشیدی، بخش "اتصال سه گانه" معادله مهم است. هر گره در قسمت خاصی از محدوده طیفی خورشیدی متمرکز می شود، که به این معنی است که نور کمتری از دست می رود و استفاده نمی شود.
کارایی با استفاده از فناوری به اصطلاح "چاه کوانتومی" بیشتر بهبود می‌یابد. فیزیک پشت آنها نسبتاً پیچیده است، اما ایده کلی این است که مواد با دقت انتخاب و بهینه‌سازی شده و تا حد امکان نازک باشند. این بر شکاف باند تأثیر می‌گذارد. حداقل مقدار انرژی مورد نیاز برای برانگیختن الکترونها و اجازه دادن به جریان.
در این مورد، سه اتصال شامل فسفید گالیوم ایندیم (GaInP)، آرسنید گالیم (GaAs) با مقداری کارایی چاه کوانتومی اضافی و آرسنید گالیوم ایندیم (GaInAs) است.
یک عامل کلیدی این است که در حالی که GaAs یک ماده عالی است و معمولاً در سلول های چند پیوندی III-V استفاده می شود، فاصله باند دقیقی برای سلول های اتصال سه گانه ندارد، به این معنی که جریان نور بین سه سلول تعادل بهینه نیست. رایان فرانس، فیزیکدان NREL گفت.
در اینجا، ما با استفاده از چاه‌های کوانتومی، شکاف باند را اصلاح کرده‌ایم، در حالی که کیفیت مواد عالی را حفظ کرده‌ایم، که این دستگاه و به طور بالقوه دیگر کاربردها را قادر می‌سازد.
برخی از پیشرفت های اضافه شده در این سلول جدید شامل افزایش میزان جذب نور بدون افت ولتاژ مربوطه است. چندین ترفند فنی دیگر برای به حداقل رساندن محدودیت ها انجام شده است.

این بالاترین راندمان 1-sun در بین همه استصفحه خورشیدیاگرچه ما بازدهی بالاتری را از تابش شدیدتر خورشیدی دیده‌ایم. در حالی که انتقال این فناوری از آزمایشگاه به محصول واقعی زمان می‌برد، پیشرفت‌های بالقوه هیجان‌انگیز هستند.
این سلول ها همچنین بازده فضایی چشمگیر 34.2 درصدی را به ثبت رساندند، چیزی که باید هنگام استفاده در مدار به دست آورند. وزن و مقاومت آنها در برابر ذرات پرانرژی آنها را به ویژه برای این کار مناسب می کند.
محققان در مقاله منتشر شده خود نوشتند: «از آنجایی که این سلول‌ها کارآمدترین سلول‌های خورشیدی 1 خورشیدی در زمان نگارش مقاله هستند، این سلول‌ها همچنین استاندارد جدیدی را برای کارایی قابل دست‌یابی همه فناوری‌های فتوولتائیک ایجاد می‌کنند.