Ученым удалось достичь рекордных показателей КПД солнечных батарей

Над проектом работала группа инженеров из Германии, им удалось создать фотоэлемент с рекордно высоким КПД, показатель которого составляет 45 процентов. В ходе испытаний экспериментальный фотоэлемент микроскопической площадью в 6 квадратных миллиметров дал ток в 192,1 миллиампера при разности потенциалов в почти 4 вольта.

Такого хорошего показателя удалось достичь благодаря такому устройству, как солнечный коллектор, его исполнили с использованием технологии фокуса вогнутого зеркала, именно такое решение стало залогом того что КПД системы увеличился максимально. Ученым удалось собрать почти в 300 раз больше энергии Солнца, в сравнении с обычными поверхностями, такой прекрасный показатель связан с использованием четырехуровневой схемы рабочего фотоэлемента.

Такое технологическое решение позволило интегрировать в одно устройство сразу четыре полупроводниковых элемента, каждый из них способен поглотить солнечный свет максимально эффективно. Ученым удалось максимально эффективно задействовать весь спектр солнечного света и заставить фотоны отдавать максимум энергии.

Немаловажным стало и наращивание количества полупроводниковых слоев, для этого пришлось увеличить технологическую сложность и стоимость нового устройства, оптический диапазон которого задействовал ближнее инфракрасное излучение. Видимый свет при этом был ограничен длиной световой волны в 730 нанометров, при этом эффективность квантового поглощения имела идеальный показатель, реальный КПД установки немного снизился из-за термодинамических ограничений.

Согласно теории, КПД солнечных батарей ограничен чувствительностью полупроводниковых элементов к энергии световых квантов, в идеале батарея должна быть максимально черной, при этом не сильно нагреваться и иметь максимально низкое электрическое сопротивление. Еще в начале 80-х годов прошлого века было подсчитано, что максимально эффективна 36-уровневая система солнечной установки, она позволяет добиться КПД в почти 80 процентов.

По теме:

• Украина увеличит добычу энергии в 4 раза

• Германия установила мировой рекорд по производству солнечной энергии