Поставлен новый рекорд эффективности солнечных батарей
Группой немецких исследователей был создан фотоэлемент, обладающий рекордно высокой эффективностью. Новая разработка имеет КПД, равный 44,7%, что превышает на 0,3% показатель, относящийся к фотоэлементу, который разработали специалисты компании Sharp.
При использовании экспериментального фотоэлемента, площадь которого была равна лишь 5,2 кв. мм, получили ток, составивший 192,1 миллиампера, напряжение при этом было 3,5 вольта. Немецкие физики измерили значение КПД, которым характеризуется работа фотоэлемента во время освещения с помощью концентрированного света солнечных лучей: устройство (как, между прочим, и все подобные разработки) имеет максимальную эффективность, если его расположить в фокус вогнутого зеркала. Была использована схема фотоэлемента, состоящая из четырех уровней. Все это способствовало тому, что КПД солнечных аккумуляторов был выведен на недоступный раньше уровень.
Схема четырех уровней сочетает в одном приборе четыре полупроводниковые элемента. Каждая составляющая оптимизирована под поглощение световых квантов, используя определенную энергию. Из-за того что свет солнца обладает довольно широким спектром, использовать только один полупроводниковый переход является неэффективным: фотоны, имеющие большую, меньшую энергию, будут бесполезными. Если наращивать количество полупроводниковых слоев, кстати, то существует также определенные недостатки, явный из которых представлен возрастанием технологических трудностей, стоимости устройства. Немецкие инженеры осуществили применение двух переходов при максимуме эффективности оптического диапазона, также двух переходов, предполагающих ближнее инфракрасное излучение.
Согласно теоретическим знаниям, солнечные батареи обладают КПД, который лимитирует ограниченная чувствительность полупроводниковых элементов к энергии световых квантов, также некоторые другие факторы. Идеальным устройством должна быть батарея черного цвета с электрическим сопротивлением, равным нулю, не греться. В термодинамических расчетах 80-х годов прошлого века указано, что у солнечных аккумуляторов, имеющих один элемент, принципиально не может быть КПД, превышающего 37%, а схема, состоящая из 36 уровней, с точки зрения практики не будет иметь возможности добраться до отметки 76 %.
