Osiągnięto najwyższą na świecie sprawność ogniwa krzemowego

Krzemowe ogniwo fotowoltaiczne zostało opracowane w ramach wspólnego projektu niemieckiego instytutu Fraunhofer ISE oraz instytutu AMOLF z Amsterdamu. Połączono najlepsze dostępne procesy i opracowano wielowarstwowe ogniwo na bazie krzemu, którego sprawność ustanawia nowy światowy rekord.

Sukces udało się osiągnąć dzięki połączeniu doświadczenia ekspertów z różnych obszarów nauki. Zespół naukowców z Instytutu Badań nad Energią Słoneczną im. Fraunhofera ISE specjalizuje się między innymi w badaniach nad poprawą wydajności ogniw słonecznych na bazie krzemu oraz półprzewodników. Z kolei badacze z instytutu AMOLF w Amsterdamie prowadzą badania w zakresie m.in. interakcji światła i materii w nanoskali oraz optymalizacji zarządzania światłem w zakresie wykorzystania ogniw słonecznych.

Światowy rekord sprawności

Na tegorocznym wydarzeniu European Photovoltaic Solar Energy Conference (EU PVSEC), które odbyło się 21 września w Lizbonie, zespół naukowców z Fraunhofer ISE i AMOLF zaprezentował swoje wielozłączowe ogniwo, które sprawność konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną wynosi aż 36,1 proc.

REKLAMA

Jak twierdzą przedstawiciele zespołu, barierę sprawności krzemowych ogniw słonecznych można pokonać, tworząc ogniwo wielowarstwowe, czyli poprzez dodawanie kolejnych powłok na krzemowe podłoże w celu wychwytania i konwersji większej ilości światła na energię elektryczną. W przypadku zaprezentowanego ogniwa wielowarstwowość została osiągnięta poprzez zastosowanie m.in. dwóch warstw półprzewodników składających się z fosforku galu i indu (GaInP) oraz fosforku arsenku galu i indu (GaInAsP). Obydwie warstwy zostały opracowane przez badaczy z instytutu Fraunhofer ISE.

Kolejne udoskonalenie polega na powleczeniu powstałej warstwy dedykowaną nanopowłoką metalowo-polimerową zaprojektowaną przez naukowców z AMOLF, a wyprodukowaną wspólnymi siłami przez holenderski instytut oraz Fraunhofer ISE.

REKLAMA

Ogniwa wielozłączowe szansą dla krzemu

Opracowane przez zespół badawczy ogniwo fotowoltaiczne pokazuje, że dzięki tworzeniu kolejnych dedykowanych warstw istnieje możliwość przesunięcia teoretycznej sprawności krzemowych ogniw słonecznych, która według literatury oscyluje w granicach 29,4–29,5 proc.

Produkcja tego typu ogniw z pewnością będzie droższa, lecz zdaniem naukowców może stać się opłacalna zwłaszcza w przypadku zastosowań na ograniczonych powierzchniach i chęci uzyskania maksymalnej wydajności.

Proces budowy ogniwa fotowoltaicznego oraz jego dokładniejszą budowę zespół naukowców z Niemiec i Holandii opisał w artykule „Wafer-Bonded Two-Terminal III-V//SI Triple-junction Solar Cell With Power Conversion Efficiency of 36,1% AT AMI1.5G” dostępnym na stronie instytutu Fraunhofer ISE.

Radosław Błoński