Die Sonnenszene wird beleuchtet. Und sie blendet.
Ein Forscherteam des National Renewable Energy Laboratory NREL des US-Energieministeriums hat eine Solarzelle mit einem Rekordwirkungsgrad von 39,5 Prozent bei globaler Beleuchtung von 1 Sonne entwickelt und damit den Weltrekord für den Solarzellenwirkungsgrad gebrochen, so aKürzlich durchgeführte Studie veröffentlicht in der ZeitschriftJoule.
Erstaunlicherweise hat es den höchsten Wirkungsgrad, der für jeden Zelltyp gemessen wurde, der jemals unter realen Bedingungen gemessen wurde.
Eine rekordverdächtige Solarzelle
Der Rekord wurde unter sonnenähnlichen Lichtverhältnissen aufgestellt, laut Pressemitteilung. Während frühere experimentelle Solarzellen Wirkungsgrade von bis zu 47,1 Prozent erreicht haben, ist es wichtig zu betonen, dass sie dies unter extrem konzentriertem Licht erreicht haben. Tatsächlich ist dies der Weltrekord für den Wirkungsgrad von Solarzellen bei 47,1 Prozent wurde 2019 erreicht, mit Forschern, die Multi-Junction-Konzentrator-Solarzellen verwenden, die am National Renewable Energy Laboratory entwickelt wurden.
Die Solarzelle wurde auch auf ihr Potenzial im Weltraum getestet, insbesondere für den Betrieb von Kommunikationssatelliten, die von Solarzellen angetrieben werden und einen hohen Zellwirkungsgrad benötigen. Unter solchen Bedingungen wurde ein Wirkungsgrad von 34,2 Prozent festgestellt.
„Die neue Zelle ist effizienter und hat ein einfacheres Design, das für eine Vielzahl neuer Anwendungen nützlich sein kann, wie zGruppe für hocheffiziente kristalline Photovoltaik von NRELin einer InitialeTechXplore Bericht.
Die geheime Zutat
Die neuartige Solarzelle basiert auf einer Architektur, die als invertierte metamorphe Mehrfachübergangszellen IMM bekannt ist. Die Zelle besteht aus drei Komponenten, die als Reaktion auf Licht elektrischen Strom erzeugen.
Wichtig ist, dass jede dieser Verbindungen aus einem anderen Material besteht: Gallium-Indium-Phosphid oben, Gallium-Arsenid in der Mitte und Gallium-Indium-Arsenid unten. Da diese Materialien auf verschiedene Lichtwellenlängen spezialisiert sind, ermöglicht dies der Zelle, Licht einzufangenmehr Energie aus dem gesamten Lichtspektrum.
Außerdem verwendeten die Forscher „Quantentöpfe“ in der mittleren Schicht, wodurch sie die neue Rekordeffizienz erreichen konnten. Als die Forscher eine leitende Schicht zwischen zwei andere Materialien mit einer größeren Bandlücke einschoben, konnten sie die Elektronen erhaltenauf zwei Dimensionen beschränkt, was ermöglichte dem Material, im Gegenzug mehr Licht einzufangen.
Die mittlere Schicht dieser Solarzelle umfasste bis zu 300 Quantentöpfe, was laut den Gesamtwirkungsgrad stark erhöhte.ein Bericht von Neuer Atlas. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Herstellung dieses Zelltyps teuer ist, was die Industrie für erneuerbare Energien bereits plagt. Bevor sich die neuartige Zelle durchsetzen kann, müssen die Forscher die Kosten senken und potenzielle neue Anwendungen finden.