Yeni Güneş Pili Verimlilik Açısından Bir Dünya Rekoru Kırdı

Bilim insanları, güneş panellerinin verimliliğini her geçen gün daha da yükseltmeye devam ediyor ve rapor edilecek yeni bir rekor var: yeni bir güneş pili, standart 1 güneş küresel aydınlatma koşulları altında yüzde 39,5 verimliliğe ulaştı.

Bu 1-güneş işareti, sabit miktarda güneş ışığını ölçmenin standart bir yoludur ve bu radyasyonun neredeyse yüzde 40'ı artık elektriğe dönüştürülebilir. Bu tür güneş paneli malzemesi için önceki rekor yüzde 39,2 verimlilikti.

Etrafınızda tahmin edebileceğinizden çok daha fazla güneş pili türü var. Burada kullanılan tip, üçlü bağlantı III-V tandem güneş pilleri, genellikle uydularda ve uzay araçlarında kullanılır, ancak burada sağlam zeminde de bol miktarda potansiyele sahiptirler.

Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı'ndan fizikçi Myles Steiner, "Yeni hücre daha verimli ve oldukça kısıtlı alan uygulamaları veya düşük radyasyonlu alan uygulamaları gibi çeşitli yeni uygulamalar için faydalı olabilecek daha basit bir tasarıma sahip" diyor.

Denklemin 'üçlü kavşak' kısmı güneş pilinin verimliliği açısından önemlidir. Her kavşak, güneş spektrum aralığının belirli bir bölümünde yoğunlaşır, bu da daha az ışığın kaybolması ve kullanılmadan bırakılması anlamına gelir.

Burada 'kuantum kuyusu' teknolojileri kullanılarak daha fazla verimlilik kazanımı sağlandı. Arkalarındaki fizik oldukça karmaşıktır, ancak genel fikir, malzemelerin dikkatlice seçilmesi, optimize edilmesi ve mümkün olduğunca ince yapılmasıdır. Bu, elektronları uyarmak ve akımın akmasını sağlamak için gereken minimum enerji miktarı olan bant aralığını etkiler.

Bu durumda, üç bağlantı galyum indiyum fosfitten (GaInP), bazı ekstra kuantum kuyusu verimlilikleri eklenmiş galyum arsenitten (GaAs) ve galyum indiyum arsenitten (GaInAs) oluşur.

"Önemli bir unsur, GaAs'ın mükemmel bir malzeme olmasına ve genellikle III-V çok bağlantı hücrelerinde kullanılmasına rağmen, üç bağlantı hücresi için tam olarak doğru bant aralığına sahip olmamasıdır, bu da üç hücre arasındaki fotoakım dengesinin optimal olmadığı anlamına gelir. ," diyor NREL'den fizikçi Ryan France.

"Burada, bu cihazı ve potansiyel olarak diğer uygulamaları sağlayan kuantum kuyularını kullanarak mükemmel malzeme kalitesini korurken bant aralığını değiştirdik."

Bu son hücreye eklenen iyileştirmelerden bazıları, herhangi bir karşılık gelen voltaj kaybı olmaksızın emilen ışık miktarında bir artış içerir. Sınırlamaları en aza indirmek için birkaç başka teknik ayar da yapıldı.

Teknolojilerin laboratuvardan gerçek ürünlere dönüşmesi zaman alsa da, potansiyel iyileştirmeler heyecan verici.

Hücreler ayrıca etkileyici bir yüzde 34,2 alan verimliliği kaydetti; bu, yörüngede kullanıma sunulduklarında elde etmeleri gereken şeydir. Ağırlıkları ve yüksek enerjili parçacıklara karşı dirençleri, onları bu görev için özellikle uygun hale getirir.

Araştırmacılar, yayınladıkları makalelerinde "Bunlar, bu yazı itibariyle en yüksek verimli güneş pilleri olduğundan, bu hücreler ayrıca tüm fotovoltaik teknolojilerde ulaşılabilir verimlilik için yeni bir standart belirledi" diye yazıyor.

Araştırma Joule'de yayınlandı.