Солнечная батарея с квантовыми ямами

Британская компания Quantasol создала экспериментальную солнечную батарею, которая показала рекордный КПД для однопереходных фотоэлектрических преобразователей.

Разработка представлена на выставке солнечных батарей нового поколения — A Quantum of Sol, проходящей с 30 июня по 4 июля в Лондоне.

КПД новой ячейки составил 28,3% (при освещении концентрированным светом яркостью в 500 раз выше нормального солнечного потока). Это достижение зафиксировано независимыми экспертами из германского института солнечной энергии Фраунгофера (Fraunhofer ISE).

Quantasol была создана в 2007 году как дочерняя фирма Имперского колледжа Лондона (Imperial College London) учёными, занимавшимися исследованиями в области наноматериалов. Нынешняя экспозиция — отчёт о результатах двухлетнего труда.

На выставке A Quantum of Sol свою продукцию представили сразу несколько компаний и исследовательских групп, работающих над применением нанотехнологий в солнечной энергетике. Рекордная однопереходная батарея от Quantasol показана именно на этом снимке. Новая панель – это миниатюрный чёрный квадратик в центре микросхемы (фото Quantasol).

28,3 — не столь уж внушительный показатель на фоне лучших мультипереходных солнечных батарей (у которых КПД близок к 41%), но гораздо лучше, чем у классических и самых распространённых ныне кремниевых панелей (10-20%).

Новая солнечная панель создана на основе так называемых квантовых ям (quantum well) — наноструктур, настроенных так, чтобы с высокой эффективностью превращать в ток свет с определённой длиной волны.

В частности, рекордная батарея Quantasol построена на основе арсенида галлия, с добавлением армии нанометровых частиц из арсенида индия галлия (они и формируют квантовые ямы). Варьирование параметров последних позволяет настраивать пик эффективности всего преобразователя на желаемую частоту.

Батареи на основе арсенида галлия заметно дороже кремниевых соперников, – поясняют физики, – но зато они намного лучше работают в условиях «перегрузки» концентрированным светом, нежели перегревающийся кремний. И потому новые панели могут быть использованы в системах с мощными концентраторами на основе линз или зеркал, в которых площадь сбора лучей в десятки и сотни раз больше площади самой солнечной батареи. А это – путь к удешевлению всей системы (фото с сайта summerscience.org.uk).

Зачем это нужно? Только в космосе на солнечные панели падает одинаковый свет, рассуждают специалисты Quantasol. В реальных условиях на земле он обладает несколько отличным спектром в зависимости от места расположения панели: поток меняется по мере перехода от экваториальных районов к высоким широтам. Да и преобладающая в той или иной местности погода вносит свои коррективы. Толща атмосферы — это фильтр, меняющий картину падающих на землю лучей.

Чтобы получать от них максимум энергии, да не только в полдень, но и в другое время дня, а также — в разные дни недели, батарея должна быть адаптирована к наиболее эффективному поглощению ряда специфических частот. Этого и можно добиться во время производства панели.

Теперь Quantasol намерена построить с применением всё тех же квантовых ям и мультипереходные ячейки, дабы побить абсолютный рекорд в преобразовании солнечного света. Такие батареи британцы рассчитывают представить в начале 2010 года. По оценке учёных, КПД мультипереходных фотоэлектрических преобразователей можно будет увеличить на 3-4%.

Компания утверждает, что разработанная ею технология производства батарей с квантовыми ямами позволит в скором времени снизить стоимость такого типа солнечных ячеек, так что по цене за каждый ватт выходной мощности и за каждый киловатт-час произведённой энергии (с учётом применения концентраторов) они смогут приблизиться к кремниевым панелям

Дата добавления: 2015-11-16