Źródło: newatlas.com
Nowe ogniwo słoneczne opracowane przez zespół osiągnęło wydajność na poziomie 39,5% w warunkach oświetlenia porównywalnych ze słonecznym. To ważne rozróżnienie – inne eksperymentalne ogniwa słoneczne odnotowały sprawność sięgającą 47 procent, ale dzieje się to przy silnie skoncentrowanym świetle. Pomiar ich wydajności przy oświetleniu „jednym słońcem” pozwala lepiej określić, jak dobrze mogłyby działać w świecie rzeczywistym.
Nowe ogniwo słoneczne pobija poprzedni rekord zespołu z 2020 r., który wynosił 39,2%. Dla porównania, powszechnie stosowane krzemowe ogniwa słoneczne i pojawiające się na rynku perowskitowe ogniwa słoneczne osiągają sprawność około 25%, podczas gdy tandemowe ogniwa słoneczne łączące oba materiały zbliżają się do 30%.
Ogniwo słoneczne NREL przetestowano także pod kątem tego, jak dobrze sprawdziłoby się w przestrzeni kosmicznej, gdyby miało służyć do zasilania satelitów i innych statków kosmicznych. W tych warunkach osiągnął przyzwoitą wydajność na poziomie 34,2%.
Nowe ogniwo słoneczne opiera się na architekturze znanej jako odwrócone ogniwa metamorficzne wielozłączowe (IMM) i zawiera trzy „złącza”, czyli elementy wytwarzające prąd elektryczny w odpowiedzi na światło. Każde z tych złączy jest wykonane z innego materiału – w tym przypadku jest to fosforek galu-indu na górze, arsenek galu pośrodku i arsenek galu-indu na dole. Te trzy materiały specjalizują się w różnych długościach fal światła, dzięki czemu ogniwo słoneczne jako całość może zebrać więcej energii z całego spektrum światła.
Kolejnym postępem, który przyczynił się do ustanowienia nowego rekordu wydajności, było zbudowanie warstwy środkowej z „studniami kwantowymi”. Zasadniczo, poprzez umieszczenie warstwy przewodzącej pomiędzy dwoma innymi materiałami z szerszą przerwą wzbronioną, elektrony są ograniczone do dwóch wymiarów, co pozwala materiałowi wychwycić więcej światła. Środkowa warstwa tego ogniwa słonecznego zawierała aż 300 studni kwantowych, co zwiększyło ogólną wydajność na nowy poziom.
Przełom może być ważny dla technologii ogniw słonecznych, ale zespół twierdzi, że produkcja tego typu ogniw jest nadal dość droga. Konieczne będą dalsze prace, aby obniżyć te koszty i udostępnić nowe zastosowania.
