Lähde: nrel.gov
Kansallisen uusiutuvan energian laboratorion (NREL) tutkijat ovat valmistaneet aurinkokennon, jonka hyötysuhde on lähes 50%.
Kuuden risteyksen omaavalla aurinkokennolla on nyt maailman ennätys korkeimmasta auringonmuutoshyötysuhteesta 47,1%, joka mitattiin keskitetyssä valaistuksessa. Saman kennon variaatio asetti myös hyötysuhteen ennätyksen yhden auringon valossa 39,2%: iin.
"Tämä laite todella osoittaa monisäikeisten aurinkokennojen poikkeuksellisen potentiaalin", kertoi John Geisz, NREL: n korkean hyötysuhteen kiteisen aurinkosähkön ryhmän päätutkija ja ennätyskennoa koskevan uuden kirjan johtava kirjoittaja.
Paperi ” Kuuden risteyksen III-V aurinkokennot, joiden muuntohyötysuhde 47,1% on alle 143 auringon pitoisuutta ”, ilmestyy Nature Energy -lehdessä. Geiszin yhteistyökumppanit ovat NREL-tutkijat Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song ja Thomas Moriarty.
Laitteen rakentamiseksi NREL-tutkijat luottivat III-V-materiaaleihin - niin kutsuttuihin jaksotaulun sijaintinsa vuoksi -, joilla on laaja valikoima valoa absorboivia ominaisuuksia. Jokainen kennon kuudesta risteyksestä (fotoaktiiviset kerrokset) on erityisesti suunniteltu ottamaan valoa tietystä auringonspektrin osasta. Laite sisältää noin 140 kokonaiskerrosta erilaisia III-V-materiaaleja tukemaan näiden liitosten suorituskykyä, ja on silti kolme kertaa kapeampi kuin ihmisen hiukset. Erittäin tehokkaan luonteensa ja niiden valmistamiseen liittyvien kustannustensa takia III-V-aurinkokennoja käytetään useimmiten satelliittien virtalähteeseen, mikä palkitsee III-V: n vertaansa vailla olevan suorituskyvyn.
Maan päällä kuuden risteyksen omaava aurinkokenno soveltuu kuitenkin hyvin keskittyneeseen aurinkosähköenergiaan, sanoo Ryan France, yhteistyökirjoittaja ja tutkija NREL: n III-V-monijärjestelmissä.
"Yksi tapa vähentää kustannuksia on vähentää tarvittavaa pinta-alaa", hän sanoi, "ja voit tehdä sen käyttämällä peiliä valon sieppaamiseen ja valon kohdistamiseen pisteeseen. Sitten voit päästä eroon sadannes- tai jopa tuhannesosan materiaalista verrattuna litteä pii-kennoon. Keskittämällä valoa käytät paljon vähemmän puolijohdemateriaalia. Lisäetuna on, että tehokkuus kasvaa, kun keskityt valoon. ”
Ranska kuvaili aurinkokennon potentiaalia ylittää 50%: n hyötysuhde "tosiasiallisesti erittäin saavutettavana", mutta että 100%: n hyötysuhdetta ei voida saavuttaa termodynamiikan asettamien perusrajojen takia.
Geisz kertoi, että tällä hetkellä tärkein tutkimuksen este 50%: n tehokkuuden lisäämiselle on vähentää virran virtausta estäviä kennon sisällä olevia resistiivisiä esteitä. Samaan aikaan hän toteaa, että NREL on myös voimakkaasti sitoutunut vähentämään III-V-aurinkokennojen kustannuksia mahdollistaen uusien markkinoiden näille erittäin tehokkaille laitteille. Yhdysvaltojen energiaministeriön aurinkoenergiatekniikan toimisto rahoitti tutkimusta.
NREL on Yhdysvaltain energiaministeriön ensisijainen kansallinen uusiutuvan energian ja energiatehokkuuden tutkimuksen ja kehittämisen laboratorio. NREL: ää hoitaa energiaosasto Alliance for Sustainable Energy, LLC.
