Nowy rekord sprawności krzemowych ogniw słonecznych

Nowy rekord sprawności krzemowych ogniw słonecznych

Międzynarodowe konsorcjum badawcze pod przewodnictwem naukowców z University of Delaware (UD) w Stanach Zjednoczonych opracowało ogniwo słoneczne o rekordowej sprawności rzędu 42,8%. Do tej pory największą sprawność na poziomie 40,7% osiągnęły w grudniu 2006 roku ogniwa należącej do Boeinga firmy Spectrolab.

Prace nad nowym ogniwem trwały przez 21 miesięcy. W tym czasie udało się opracować ogniwo o zwartej i oferującej wiele możliwości strukturze, którego sprawność prawie dwukrotnie przekracza najnowsze konstrukcje ogniw słonecznych opartych na krzemie. Zintegrowano w nim elementy optyczne z typową dla ogniw solarnych architekturą. Elementy optyczne wykorzystane w ogniwie to system skupiający, który rozszczepia światło zależnie od jego natężenia na wysokie, średnie i niskie, a następnie przekierowuje je na części ogniwa najlepiej absorbujące światło o danej sile. Koncentrator jest nieruchomy, posiada jednak system optyczny o dużym kącie akceptacji, który bardzo skutecznie absorbuje światło bez konieczności instalowania skomplikowanych urządzeń śledzących ruch Słońca.

Pomimo skomplikowanej budowy grubość nowego ogniwa wynosi poniżej 1 centymetra, czyli znacznie mniej od innych ogniw skupiających. Ogniwo opracowane przez firmę Spectrolab na przykład było wyposażone w skomplikowane systemy optyczne pozwalające na śledzenie ruchu promieni słonecznych, a także soczewki skupiające o grubości ponad 30 centymetrów i powierzchni zbliżonej do powierzchni stołu. Niski profil ogniwa słonecznego opracowanego przez UD i brak części ruchomych powodują, że jest ono elastyczne w użytkowaniu, może znaleźć zastosowanie zarówno na dachach budynków, jak i w urządzeniach przenośnych.

Prace nad ogniwem były prowadzone w ramach projektu badawczego Very High Efficiency Solar Cell (VHESC) zleconego i sponsorowanego przez agencję wojskową Defense Advanced Research Projects Agency (USA). Jego celem jest opracowanie ogniw solarnych o sprawności 50%, które mogłyby stanowić wyposażenie żołnierzy amerykańskich. Niedawno do przedsięwzięcia dołączył koncern DuPont. Obecność firmy ma przyczynić się do powstania prototypu ogniwa słonecznego gotowego do produkcji seryjnej, która mogłaby rozpocząć się w 2010 roku.

(au)