Przy pomocy nowej powłoki antyrefleksyjnej naukowcom z Instytutu Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE udało się zwiększyć wydajność najlepszego dotychczas czterowarstwowego ogniwa słonecznego z 46,1 do 47,6% w skoncentrowanym świetle słonecznym. Wynik ten stanowi kamień milowy, ponieważ obecnie na świecie nie ma bardziej wydajnego ogniwa słonecznego.
Fraunhofer ISE od dwóch lat pracuje nad ambitnym projektem o nazwie „50Percent”. Będzie to pierwsze na świecie ogniwo słoneczne o wydajności 50%. W tym celu każda pojedyncza warstwa wielozłączowych ogniw jest dalej optymalizowana. Instalowane są udoskonalenia technologiczne w zakresie styków oraz warstwy przeciwodblaskowe. – Cieszymy się z tego wyniku, który osiągnięto zaledwie rok po otwarciu naszego nowego centrum wysokowydajnych ogniw słonecznych – mówi dr Frank Dimroth, kierownik działu fotowoltaiki i technologii koncentratorów w Fraunhofer ISE.
Struktura warstwowa ogniwa słonecznego nowej generacji została opracowana w 2016 r. we współpracy z francuską firmą Soitec AG, projektantem i producentem innowacyjnych materiałów półprzewodnikowych. Jest to górne tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z fosforku galu i indu (GaInP) oraz arsenku glinu galu (AlGaAs), które Soitec nałożył na dolne tandemowe ogniwo słoneczne wykonane z fosforku galu i indu (GaInAsP) i arsenku galu i indu (GaInAs).
W Centrum Wysoce Wydajnych Ogniw Słonecznych przy Fraunhofer ISE poprawiono warstwy kontaktowe oraz warstwy przeciwodblaskowe. Zmniejsza to straty rezystancyjne, a także odbicie na przedniej stronie ogniwa, które jest czułe w szerokim zakresie spektralnym – od 300 do 1780 nm. Konwencjonalne krzemowe ogniwa fotowoltaiczne pochłaniają światło słoneczne tylko do długości fali 1200 nm i dlatego nie wymagają tak szerokopasmowej powłoki antyrefleksyjnej.
Wydajność kwantowa nowego poczwórnego ogniwa słonecznego: górna część ogniwa, wykonana z GaInP, pochłania krótkofalowe światło słoneczne w widzialnym zakresie widmowym. Światło podczerwone jest przekształcane w podstawowych podkomórkach AlGaAs, GaInAsP i GaInAs.
Wielozłączowe ogniwa słoneczne III–V wykonane z półprzewodników złożonych są jednymi z najbardziej wydajnych ogniw na świecie. Swój największy potencjał rozwijają, gdy światło słoneczne jest dodatkowo skupiane przez soczewki na elementach o wielkości zaledwie kilku milimetrów kwadratowych. – Możliwe zastosowania tak wysokowydajnych tandemowych ogniw słonecznych obejmują systemy fotowoltaiczne z koncentratorami, które przyczyniają się do wydajnego wytwarzania energii w krajach bogatych w słońce – mówi prof. dr hab. Stefan Glunz, dyrektor działu Photovoltaic Research we Fraunhofer ISE. – Dzięki fotowoltaice tandemowej możliwe jest zniesienie ograniczeń pojedynczych ogniw słonecznych i ostatecznie zmniejszenie kosztów energii słonecznej – dodaje.
Źródło: Fraunhofer ISE
Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
