Военные ученые сша работают над созданием солнечных элементов с эффективностью более 50%
Ученые из Военно-морской исследовательской лаборатории (Naval Research Laboratory, NRL) США в сотрудничестве с английским корпорацией и Имперским колледжем MicroLink Devices из Чикаго предложили новый тип полупроводниковых солнечных элементов с тремя p-n переходами, эффективность которых способна превышать 50%.
На данный момент лучшие образцы классических кремниевых элементов способны демонстрировать эффективность около 25%. Элементы с несколькими полупроводниковыми переходами более идеальны, их рекорд эффективности 44%.
В мультипереходных солнечных элементах любой слой «настроен» на разную длину волны солнечного спектра, что разрешает захватывать максимум энергии и достигать более высоких значений суммарной эффективности. Чем дольше протяженность волны излучения, тем глубже от поверхности солнечного элемента находится слой, «важный» за ее захват. Теоретически при нескончаемом числе p-n переходов эффективность для того чтобы солнечного элемента может достигнуть 87%.
Трудность реализации теоретических пределов содержится в том, дабы создать совокупность полупроводниковых материалов, владеющую широким диапазоном значений ширины запрещенной территории, и вырастить кристаллы приемлемого качества.
Ученые из NRL смоделировали структуру In-Al-As-Sb, складывающуюся из индия, алюминия, сурьмы и мышьяка, и продемонстрировали, что данный материал способен владеть шириной запрещенной территорией в диапазоне значений от 0,7 до 1,8 электрон-вольт и выше. На практике это указывает свойство улавливать широкий спектр излучений и высокую эффективность преобразования энергии.
Основываясь на итогах моделирования, в NRL создали конструкцию солнечной ячейки, которая возможно способна демонстрировать эффективность преобразования более 50% в концентрированном солнечном освещении.
Работа ученых имеет прикладной темперамент, но пока уровень ее разработки не разрешает создать коммерческий солнечный элемент либо привлечь частные инвестиции. В ближайшие три года разработка, базы которой созданы NRL, будет развиваться при национальной помощи в виде грантов Министерства агентства и энергетики ARPA-E (Advanced Research Projects Agency-Energy), с участием Рочестерского корпорации и технологического института MicroLink Devices.
Разумеется, что действенные мультипереходные солнечные элементы обходятся дороже простого кремния. Но флотские ученые решают задачу надежного обеспечения энергией датчиков совокупности дальнего обнаружения, скрытых в глубине океана, где интенсивность солнечного излучения очень мелка, а спектр поменян.
Флотская исследовательская лаборатория NRL представляет собой разветвленную сеть научных коллективов. В ней трудится около 2500 человек.
Главный офис этого научного центра находится в Вашингтоне, большие исследовательские подразделения дислоцируются в штатах Миссисипи и Калифорния. Научный центр существует уже более 85 лет, в течении которых удачно решает как прикладные военно-морские задачи, так и принимает участие в разработке непростых научных неприятностей общенационального значения.
По данным NRL
