Manba: solarindustrymag.com
AQSh Energetika vazirligi tadqiqotchilariQayta tiklanadigan energiya milliy laboratoriyasi(NREL) global quyosh nuri ostida 1-39,5 foiz samaradorlikka ega bo'lgan quyosh batareyasini yaratdi. Bu har qanday turdagi eng yuqori samarali quyosh batareyasi boʻlib, standart 1-quyosh sharoitlari yordamida oʻlchanadi.
"Yangi hujayra yanada samaraliroq va sodda dizaynga ega bo'lib, u turli xil yangi ilovalar uchun foydali bo'lishi mumkin, masalan, hududi cheklangan ilovalar yoki kam radiatsiyaviy kosmik ilovalar", - deydi NRELning yuqori samaradorlik bo'yicha katta olimi Myles Steiner. Kristalli fotovoltaiklar (PV) guruhi va loyihaning asosiy tadqiqotchisi. U NRELdagi hamkasblari Rayan Frans, Jon Geysz, Tao Song, Valdo Olavarria, Mishel Yang va Alan Kibbler bilan birga ishlagan.
Rivojlanish tafsilotlari Joule jurnalining may sonida e'lon qilingan "39,5% quruqlikdagi va 34,2% kosmik samaradorlikka ega uch tutashuvli quyosh xujayralari" maqolasida keltirilgan.
NREL olimlari avvalroq 2020-yilda III-V materiallaridan foydalangan holda 39,2 foiz samarali olti tutashgan quyosh batareyasi bilan rekord o‘rnatgan edi.
Eng so'nggi quyosh batareyalarining bir nechtasi NRELda ixtiro qilingan teskari metamorfik ko'p ulanish (IMM) arxitekturasiga asoslangan. Ushbu yangi takomillashtirilgan uch tomonlama IMM quyosh batareyasi endi eng yaxshi tadqiqot hujayra samaradorligi jadvaliga qo'shildi. Eksperimental quyosh xujayralarining muvaffaqiyatini ko'rsatadigan jadval 2013 yilda Yaponiyaning Sharp korporatsiyasi tomonidan o'rnatilgan 37,9 foizlik IMMning oldingi uch o'tishli rekordini o'z ichiga oladi.
Samaradorlikning oshishi quyosh xujayrasi xususiyatlarini o'zgartirish uchun juda nozik qatlamlardan foydalanadigan "kvant qudug'i" quyosh xujayralari ustida olib borilgan tadqiqotlardan keyin sodir bo'ldi. Olimlar misli ko'rilmagan samaradorlikka ega kvant quduqli quyosh batareyasini ishlab chiqdilar va uni har xil tarmoqli bo'shliqlari bo'lgan uchta ulanishga ega qurilmaga kiritdilar, bu erda har bir ulanish quyosh spektrining boshqa bo'lagini olish va undan foydalanish uchun sozlangan.
Davriy jadvalning joylashuvi sababli shunday nomlangan III-V materiallar quyosh spektrining turli qismlarini nishonga olishga imkon beradigan keng energiya diapazonini qamrab oladi. Yuqori birikma galliy indiy fosfididan (GaInP), kvant quduqlari bo'lgan galliy arsenidining (GaAs) o'rtasi va panjara bilan mos kelmaydigan galiy indiy arsenidining (GaInAs) pastki qismidan iborat. Har bir material o'nlab yillar davomida olib borilgan tadqiqotlar davomida yuqori darajada optimallashtirilgan.
"Asosiy element shundaki, GaAs ajoyib material bo'lib, odatda III-V ko'p ulanishli hujayralarda qo'llaniladi, lekin u uch bo'lakli hujayra uchun to'g'ri tarmoqli oralig'iga ega emas, ya'ni uchta hujayra o'rtasidagi fototoklar muvozanati maqbul emas. ", - deydi Frantsiya, katta olim va hujayra dizayneri. "Bu erda biz kvant quduqlari yordamida mukammal material sifatini saqlab qolish bilan birga tarmoqli oralig'ini o'zgartirdik, bu esa ushbu qurilma va boshqa ilovalarga imkon beradi."
Olimlar GaAs hujayraning tarmoqli oralig'ini kengaytirish va hujayra o'zlashtira oladigan yorug'lik miqdorini oshirish uchun o'rta qatlamdagi kvant quduqlaridan foydalangan. Muhimi, ular katta kuchlanish yo'qotmasdan optik qalin kvant quduqlari qurilmalarini ishlab chiqdilar. Shuningdek, ular GaInP yuqori hujayrasini o'sish jarayonida uning ish faoliyatini yaxshilash uchun qanday tavlanishini va alohida nashrlarda muhokama qilingan panjara bilan mos kelmaydigan GaInAlarda ipning dislokatsiya zichligini minimallashtirishni o'rgandilar. Umuman olganda, ushbu uchta material yangi hujayra dizayni haqida ma'lumot beradi.
III-V hujayralari yuqori samaradorligi bilan mashhur, ammo ishlab chiqarish jarayoni an'anaviy ravishda qimmatga tushdi. Hozirgacha III-V xujayralari kosmik sun'iy yo'ldoshlar, uchuvchisiz uchish apparatlari va boshqa ilovalar kabi ilovalarni quvvatlantirish uchun ishlatilgan. NREL tadqiqotchilari III-V hujayralarining ishlab chiqarish tannarxini keskin kamaytirish va muqobil hujayra dizaynlarini taqdim etish ustida ishlamoqda, bu esa bu hujayralarni turli xil yangi ilovalar uchun iqtisodiy qiladi.
Yangi III-V xujayrasi, shuningdek, kosmik ilovalarda, ayniqsa, quyosh batareyalari tomonidan quvvatlanadigan va yuqori hujayra samaradorligi juda muhim bo'lgan aloqa sun'iy yo'ldoshlari uchun qanchalik samarali bo'lishi uchun sinovdan o'tkazildi va birinchi marta 34,2 foizni tashkil etdi. hayotni o'lchash. Hujayraning hozirgi dizayni past nurlanishli muhitlar uchun mos keladi va yuqori radiatsiyaviy ilovalar hujayra tuzilishini yanada rivojlantirish orqali amalga oshirilishi mumkin.
NREL AQSh Energetika Departamentining qayta tiklanadigan energiya va energiya samaradorligini tadqiq etish va rivojlantirish bo'yicha asosiy milliy laboratoriyasidir. NREL Energetika departamenti uchun Alliance for Sustainable Energy MChJ tomonidan boshqariladi.
