قام علماء في المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) بتصنيع خلية شمسية بكفاءة تقارب 50%. تحمل الخلية الشمسية ذات الوصلات الستة- الآن الرقم القياسي العالمي لأعلى كفاءة تحويل للطاقة الشمسية بنسبة 47.1%، والتي تم قياسها تحت الإضاءة المركزة. يقوم أيضًا شكل مختلف من نفس الخلية بتعيين سجل الكفاءة تحت إضاءة شمس واحدة- بنسبة 39.2%.
قال جون جيز، العالم الرئيسي في مجموعة الخلايا الكهروضوئية البلورية عالية الكفاءة-في NREL والمؤلف الرئيسي لورقة بحثية جديدة عن خلية تسجيل الرقم القياسي-، "يوضح هذا الجهاز حقًا الإمكانات غير العادية للخلايا الشمسية متعددة الوصلات".
تظهر الورقة البحثية، "ست خلايا شمسية -وصلة III-V بكفاءة تحويل 47.1% تحت تركيز 143 شمسًا"، في مجلة Nature Energy. المؤلفون المشاركون لـ Geisz- هم علماء NREL رايان فرانس، وكيفن شولت، ومايلز ستاينر، وأندرو نورمان، وهارفي جوثري، وماثيو يونج، وتاو سونج، وتوماس موريارتي.
لبناء الجهاز، اعتمد باحثو NREL على المواد III-V -- التي يطلق عليها هذا الاسم -بسبب موقعها في الجدول الدوري - - والتي تتمتع بنطاق واسع من خصائص امتصاص الضوء. تم تصميم كل من الوصلات الستة للخلية (الطبقات الضوئية) خصيصًا لالتقاط الضوء من جزء معين من الطيف الشمسي. يحتوي الجهاز على حوالي 140 طبقة إجمالية من مواد III-V المختلفة لدعم أداء هذه الوصلات، ومع ذلك فهو أضيق بثلاث مرات من شعرة الإنسان. نظرًا لطبيعتها عالية الكفاءة والتكلفة المرتبطة بتصنيعها، تُستخدم الخلايا الشمسية III-V في أغلب الأحيان لتشغيل الأقمار الصناعية، مما يمنح أداء III-V الذي لا مثيل له.
ومع ذلك، على الأرض، فإن الخلايا الشمسية-ستة الوصلات مناسبة تمامًا-للاستخدام في الخلايا الكهروضوئية المركزة، حسبما قال ريان فرانس، المؤلف المشارك-والعالم في مجموعة III-V Multijunction Group في NREL.
وقال "إحدى طرق تقليل التكلفة هي تقليل المساحة المطلوبة، ويمكنك القيام بذلك عن طريق استخدام مرآة لالتقاط الضوء وتركيزه إلى نقطة ما. وبعد ذلك يمكنك الحصول على جزء من مائة أو حتى جزء من الألف من المادة، مقارنةً بخلية سيليكون مسطحة-. يمكنك استخدام كمية أقل بكثير من مادة شبه موصلة عن طريق تركيز الضوء. والميزة الإضافية هي أن الكفاءة ترتفع كلما قمت بتركيز الضوء."
وصفت فرنسا إمكانية أن تتجاوز كفاءة الخلية الشمسية 50% بأنها "قابلة للتحقيق للغاية" ولكن لا يمكن الوصول إلى كفاءة 100% بسبب الحدود الأساسية التي تفرضها الديناميكا الحرارية.
وقال جايسز إن العقبة البحثية الرئيسية حاليًا للوصول إلى كفاءة تصل إلى 50٪ هي تقليل الحواجز المقاومة داخل الخلية التي تعيق تدفق التيار. وفي الوقت نفسه، يشير إلى أن NREL منخرط أيضًا بشكل كبير في تقليل تكلفة الخلايا الشمسية III-V، مما يتيح أسواقًا جديدة لهذه الأجهزة عالية الكفاءة.
أخبار من: العلوم اليومية
إعادة النشر بواسطة: شركة إدارة الطاقة النووية الصينية ITG Capita
اتصل بنا: 86+ 13325354424 /Linll@xmcnitg.com
