Эффективность нового солнечного элемента превысит 50%
Исследование, о котором доктор наук Кита Такаши (Kita Takashi) и его коллеги из Инженерной школы университета Кобэ (Япония) поведали в статье, вышедшей в сетевом номере Nature Communications, открывает возможность создания фотоэлектрических панелей с коэффициентом преобразования солнечной энергии в электричество более 50%.
Эффективность однопереходных солнечных элементов ограничена пределом приблизительно в 30%, а рекордный итог взят для 4-переходной конструкции и образовывает 46%. Кроме того в этом случае больше половины поступающей от солнца энергии походит через панель без поглощения, или рассеивается в виде тепла. В случае если кпд преобразования энергии превысит 50%, это окажет громадное действие на цена «солнечного» электричества.
В целях понижения утрат энергии, команда Кита создала панель с из полупроводников с различными запрещёнными территориями. Фотоны с маленькой энергией, проходящие через первый однопереходный слой, поглощаются гетероструктурой из узкозонного полупроводника с квантовыми точками.
Теоретическое моделирование демонстрирует для подобной системы эффективность преобразования до 63%. Созданное способом молекулярно-лучевой эпитаксии умелое устройство разрешило на практике осуществить двухфотонную ап-конверсию — механизм, неповторимый для таких солнечных элементов. Достигнутое в ходе опыта понижение утрат энергии на два порядка больше, чем то, что давали прошлые способы, применяющие промежуточные территории.
Авторы показывают, что опытный образец солнечного элемента создавался с целью концептуальной демонстрации. Для получения наилучшей эффективности, соответствующей теоретическому прогнозу, потребуется предстоящая оптимизация толщины каждого слоя и степени легирования, добавление антирефлективного покрытия и т.п.
