Wissenschaftler des National Renewable Energy Laboratory (NREL) haben eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von fast 50 % hergestellt.
Die Solarzelle mit sechs Übergängen enthält jetzt die Weltrekord für höchste Effizienz der Sonnenumwandlung bei 47,1 %, gemessen mit konzentrierter Beleuchtung. Eine Variante des gleichen Prototyps von Solarmodulen erzielte dann auch den Effizienzrekord unter Solarbeleuchtung: 39,2 %.
"Dieses Gerät demonstriert wirklich das außergewöhnliche Potenzial von Multi-Junction-Solarmodulen"er sagt, Johannes Geiß, Wissenschaftler am NREL und Hauptautor des neuen Papiers über das Rekord-Solarpanel.
Der Artikel „Six-Junction III-V Solarcells with 47.1% Conversion Efficiency under 143 Suns Concentration“ war in der Zeitschrift veröffentlicht Nature Energy . Mitautoren von Geisz sind Ryan France, Kevin Schulte und andere NREL-Wissenschaftler.
Wie rekordverdächtige Solarmodule funktionieren
Bei der Herstellung des Geräts stützten sich die NREL-Forscher auf III-V-Materialien (benannt nach ihrer Position im Periodensystem), die eine Vielzahl von lichtabsorbierenden Eigenschaften aufweisen. Jeder der sechs Übergänge des Panels (die photoaktiven Schichten) wurde speziell entwickelt, um Licht aus einem bestimmten Teil des Sonnenspektrums einzufangen. Die Vorrichtung enthält insgesamt ungefähr 140 Schichten verschiedener III-V-Materialien, um die Leistung dieser Spleiße zu unterstützen. und doch ist es dreimal so schmal wie ein menschliches Haar. Aufgrund der hohen Effizienz und der mit ihrem Bau verbundenen Kosten werden III-V-Solarzellen häufig zur Stromversorgung von Satelliten verwendet.
Gleiche Energie mit viel kleineren Paneelen
"Eine Möglichkeit, Kosten zu senken, ist die Reduzierung der benötigten Fläche"Sagte Geiz. Dies kann durch Verwendung eines Spiegels zum Einfangen von Licht und durch Fokussieren von Licht auf einen Punkt erfolgen. Zu diesem Zeitpunkt benötigen Sie nur ein Hundertstel oder sogar ein Tausendstel des Materials im Vergleich zu einer Flachplatten-Siliziumzelle. Durch Konzentrieren von Licht wird viel weniger Halbleitermaterial verwendet. Ein zusätzlicher Vorteil ist, dass die Effizienz steigt, wenn das Licht gebündelt wird.
Wann wird eine 100% ige Effizienz erreicht?
Die Antwort ist einfach, bis das Gegenteil bewiesen ist: NIE. Die Thermodynamik hat grundlegende Grenzen, aber es kann sicherlich noch mehr getan werden, und dieser Meilenstein ist bereits außergewöhnlich. Um einen Wirkungsgrad von 50% unter Sonnenstrahlen zu erreichen, müssen rekordverdächtige Solarmodule einige Widerstandsbarrieren abbauen.
