Wetenschappers van het National Renewable Energy Laboratory (NREL) hebben een zonnecel vervaardigd met een rendement van bijna 50%. De zonnecel met zes- knooppunten heeft nu het wereldrecord voor de hoogste zonneconversie-efficiëntie van 47,1%, gemeten onder geconcentreerde verlichting. Een variant van dezelfde cel zet ook het efficiëntierecord bij één- zonlicht op 39,2%.
"Dit apparaat demonstreert werkelijk het buitengewone potentieel van multijunction-zonnecellen", zegt John Geisz, hoofdwetenschapper bij de High- Efficiency Crystalline Photovoltaics Group bij NREL en hoofdauteur van een nieuw artikel over de record-cel.
Het artikel, "Six-junction III-V zonnecellen met 47,1% conversie-efficiëntie onder een concentratie van 143 zonnen", verschijnt in het tijdschrift Nature Energy. De medeauteurs van Geisz zijn NREL-wetenschappers Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song en Thomas Moriarty.
Om het apparaat te construeren, vertrouwden NREL-onderzoekers op III-V-materialen -- zo genoemd vanwege hun positie op het periodiek systeem -- die een breed scala aan lichtabsorptie-eigenschappen hebben. Elk van de zes knooppunten van de cel (de fotoactieve lagen) is speciaal ontworpen om licht uit een specifiek deel van het zonnespectrum op te vangen. Het apparaat bevat in totaal ongeveer 140 lagen van verschillende III-V-materialen om de prestaties van deze verbindingen te ondersteunen, en is toch drie keer smaller dan een mensenhaar. Vanwege hun zeer efficiënte aard en de kosten die aan de productie ervan zijn verbonden, worden III-V-zonnecellen het vaakst gebruikt voor het aandrijven van satellieten, die de ongeëvenaarde prestaties van III-V op prijs stellen.
Op aarde is de zonnecel met zes- juncties echter goed- geschikt voor gebruik in fotovoltaïsche concentrators, zegt Ryan France, co-auteur en wetenschapper in de III-V Multijunction Group bij NREL.
"Eén manier om de kosten te verlagen is door het benodigde oppervlak te verkleinen," zei hij, "en dat kun je doen door een spiegel te gebruiken om het licht op te vangen en het licht tot een bepaald punt te concentreren. Dan kun je wegkomen met een honderdste of zelfs een duizendste van het materiaal, vergeleken met een siliciumcel met vlakke- plaat. Je gebruikt veel minder halfgeleidermateriaal door het licht te concentreren. Een bijkomend voordeel is dat de efficiëntie omhoog gaat naarmate je het licht concentreert."
Frankrijk beschreef het potentieel voor de zonnecel om de efficiëntie van 50% te overschrijden als "eigenlijk zeer haalbaar", maar dat een efficiëntie van 100% niet kan worden bereikt vanwege de fundamentele beperkingen die door de thermodynamica worden opgelegd.
Geisz zei dat momenteel de belangrijkste onderzoekshindernis om de efficiëntie van 50% te bereiken, het verminderen van de weerstandsbarrières in de cel is die de stroomstroom belemmeren. Ondertussen merkt hij op dat NREL zich ook sterk bezighoudt met het verlagen van de kosten van III-V-zonnecellen, waardoor nieuwe markten voor deze zeer efficiënte apparaten mogelijk worden gemaakt.
Nieuws van: Science Daily
Opnieuw geplaatst door: China Nuclear ITG Capita Management Company
Neem contact met ons op: 86+ 13325354424 /Linll@xmcnitg.com
