新的量子阱太阳能电池刚刚创造了效率的世界纪录
科学家们不断地推动太阳能电池板的效率越来越高,并且有一个新的记录要报告:在标准的 1-sun 全球照明条件下,一种新的太阳能电池的效率达到了 39.5%。
1-sun 标记只是测量固定量阳光的一种标准化方法,现 在几乎 40% 的辐射可以转化为电能。这种类型的太阳能电池板材料的先前记录是 39.2% 的效率。
周围的太阳能电池种类比你想象的要多。这里使用的类型是三结 III-V 串联太阳能电池,通常部署在卫星和航天器中,尽管它们在坚固的地面上也有很大的潜力。
"新电池效率更高,设计更简单,可用于各种新应用,例如高度受限的应用或低辐射空间应用,"来自美国国家可再生能源实验室的物理学家迈尔斯·施泰纳 (Myles Steiner) 说。 NREL)在科罗拉多州。
就太阳能电池的效率而言,方程的"三结"部分很重要。每个结都集中在太阳光谱范围的特定部分,这意味着更少的光损失和未被使用。
通过使用所谓的"量子阱"技术,进一步提高了效率。它们背后的物理原理相当复杂,但总体思路是材料经过精心挑选和优化,并尽可能薄。这会影响带隙,即激发电子并使电流流动所需的最小能量。
在这种情况下,三个结由磷化镓铟 (GaInP)、添加了一些额外量子阱效率的砷化镓 (GaAs) 和砷化镓铟 (GaInAs) 组成。
"一个关键因素是,虽然 GaAs 是一种出色的材料,并且通常用于 III-V 多结电池,但它对于三结电池没有完全正确的带隙,这意味着三个电池之间的光电流平衡不是最佳的" NREL 的物理学家 Ryan France 说 。
"在这里,我们通过使用量子阱修改了带隙,同时保持了出色的材料质量,这使得该设备和潜在的其他应用成为可能。"
这个最新电池中增加的一些改进包括增加了吸收的光量,而没有任何相应的电压损失。还进行了其他几项技术调整以最大程度地减少限制。
这是有记录以来所有太阳能电池板电池中最高的 1-sun 效率,尽管我们已经从更强烈的太阳辐射中看到更高的效率。虽然技术从实验室进入实际产品需要时间,但潜在的改进令人兴奋。
这些电池还记录了令人印象深刻的 34.2% 的空间效率,这是它们在轨道上使用时应该达到的。它们的重量和对高能粒子的抵抗力使它们特别适合这项任务。
研究人员在他们发表的论文中写道:"由于这些是撰写本文时效率最高的 1-sun 太阳能电池,这些电池还为所有光伏技术的可实现效率设定了新标准。 "
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