Рекорд эффективности солнечных элементов от NREL

Улучшение некоторых характеристик человеческих приборов и машин ограничено не технологически, а принципиально, самими законами физики. Даже в теории нельзя превысить скорость в 300 000 км/с, светоотдачу в 683 лм/Вт или КПД тепловой машины, установленный теоремой Карно. И приближаются к подобным пределам асимптотически – чем ближе, тем труднее.

Эффективность солнечных батарей теоретически ограничена на уровне 66% (если говорить о фотоэлектрических полупроводниковых, не рассматривая работающие принципиально иначе, например – наноантенны). И покоряются последние проценты буквально по одному в год: 

  • 2009 (Spectrolab) – 41,6%;
  • 2011 (Solar Junction) – 43,5%;
  • 2013 (Sharp) – 44,4%;
  • 2014 (Fraunhofer ISE) – 46% (с фокусировкой на микроплощади).

И только в этом году американские учёные (National Renewable Energy Laboratory, Голден, штат Колорадо) превзошли уровень 47% – со 143-кратной концентрацией света.

Элементарная ячейка батареи содержит 6 фотоактивных уровней различных полупроводников, «настроенных» на разную длину световой волны, что позволяет наиболее полно поглощать солнечную энергию. Всего же новый элемент состоит из 140 слоёв, имея при этом толщину втрое меньше человеческого волоса.

Стоимость такой гетероструктуры пока соответствует её космическому применению. Но использование линз (а особенно – рефлекторов), концентрирующих свет с большой площади на миниатюрных чипах, может экономить львиную долю полупроводника для преобразования того же количества энергии. Это, конечно, сделает солнечные панели несколько громоздкими, но зато куда более приземлёнными по цене.

Вторым направлением в вопросе дальнейшего повышения КПД (и, следовательно, снижения стоимости получаемой энергии) многослойных фотоэлементов, по мнению ведущего специалиста группы высокоэффективных кристаллических фотоэлектриков NREL Джона Гейжа, является уменьшение внутреннего сопротивления батареи, которое неминуемо возрастает с увеличением количества последовательно соединённых слоёв. Это позволит уже в недалёком будущем преодолеть и 50-процентный рубеж эффективности.

Оставьте комментарий

Этот сайт защищен reCaptcha и применяются Политика конфиденциальности и Условия обслуживания Google.