Naukowcy George Washington University zaprojektowali i skonstruowali prototyp nowej komórki słonecznej, która integruje wiele komórek ułożonych w jednym urządzeniu zdolnym do przechwytywania prawie całej energii w widmie słonecznym.Nowy projekt przekształca bezpośrednie działanie promieni słonecznych na energię elektryczną o 44,5 procentowej efektywności, dając jej potencjał, aby stać się najbardziej wydajną baterią słoneczną na świecie.
„Około 99 procent mocy zawartej w bezpośrednim świetle słonecznym docierającym do powierzchni Ziemi spada pomiędzy długościami fal od 250 nm do 2500 nm, ale konwencjonalne materiały dla wysokowydajnych wielozadaniowych ogniw słonecznych nie mogą przechwytywać całego zakresu widmowego” – powiedział Matthew Lumb, Główny autor badania i naukowca z GW School of Engineering and Applied Science. „Nasze nowe urządzenie jest w stanie odblokować energię przechowywaną w długofalowych fotonach, które są zagubione w konwencjonalnych ogniwach słonecznych, a zatem stanowią drogę do realizacji ostatecznej wielozadaniowej ogniwa słonecznego”.
Ułożona komórka działa niemal jak sito na światło słoneczne, a wyspecjalizowane materiały w każdej warstwie pochłaniają energię określonego zestawu długości fal. Ze względu na ich niewielki rozmiar można zredukować koszt mniej niż jedno milimetrowe kwadratowe ogniwa słoneczne przy użyciu bardziej wyrafinowanych materiałów. Do czasu, gdy światło przechodzi przez stos, tylko połowa dostępnej energii została przetworzona na energię elektryczną. Dla porównania, najczęstsza ogniwa słoneczne przekształca obecnie zaledwie jedną czwartą dostępnej energii w energię elektryczną.
Podczas gdy naukowcy pracowali nad bardziej efektywnymi ogniwami słonecznymi od lat, to podejście ma dwa nowe aspekty. Po pierwsze, wykorzystuje rodzinę materiałów opartych na podłożach antymonu galu (GaSb), które zwykle znajdują się w zastosowaniach do laserów podczerwonych i fotodetektorów. Nowe ogniwa słoneczne GaSb są montowane w ułożonej strukturze wraz z wysokowydajnymi ogniwami słonecznymi wyrastającymi na konwencjonalnych podłożach, które przechwytują fotony słoneczne o krótszej długości. Ponadto procedura układania stosowana jest techniką znaną jako druk transferowy, dzięki czemu trójwymiarowy montaż tych małych urządzeń z dużą precyzją.
Pomimo ogromnych bieżących kosztów związanych z materiałami, technika wykorzystywana do tworzenia komórek ma przed sobą świetlaną przyszłość. Ostatecznie zbliżony produkt może zostać wprowadzony na rynek, dzięki redukcji kosztów, skupieniu się na energii słonecznej oraz technologiach recyklingu.
Źr. techxplore
