Silikonový článek s 35,9% účinností
Výzkumný ústav Fraunhofer ISE již 40 let provádí špičkový výzkum ve fotovoltaice a neustále posouvá účinnost článků z různých materiálů. Nedávno němečtí výzkumníci oznámili nový světový rekord.
Fraunhofer ISE se zaměřuje na tandemovou fotovoltaiku s cílem zmenšit plochu potřebnou pro fotovoltaická zařízení a zlepšit jejich efektivitu. Tato technologie umožňuje selektivní kombinací různých materiálů překročit tradiční limity účinnosti solárních článků. Vědcům se podařilo s monolitickým tandemovým článkem vyrobeným z III-V polovodičových materiálů a křemíkových polovodičů dosáhnout nové rekordní hodnoty.
Nový monolitický solární článek s trojitým spojem – resp. konkrétněji tandemový solární článek III-V // Si – dokázal přeměnit na elektrickou energii 35,9 % slunečního světla. Tato zatím nejvyšší hodnota naměřená v pozemském spektru AM1.5g ukazuje potenciál tandemové fotovoltaiky na bázi křemíku. Navenek se nový rekordní záznamový článek, v němž jsou polovodičové vrstvy III-V spojeny přímo s křemíkovým subčlánkem na atomové úrovni, podobá konvenčnímu solárnímu článku s dvěma konci. Tento dvoukoncový článek však dosahuje stejné účinnosti jako nejlepší čtyřkoncové solární články s mechanicky skládanými strukturami.
„Klíčovým krokem v našem úspěchu při dosahování zlepšené hodnoty efektivity bylo použití nového sloučeného polovodiče (GaInAsP) pro střední článek. Nový materiál umožnil prodloužit životnost nosičů náboje a tím dosáhnout vyšší napětí a další zlepšení solárních článků s trojitým spojením III-V // Si,“ říká Patrick Schygulla, doktorand na katedře technologie fotovoltaiky a koncentrátů III-V ve Fraunhofer ISE.
Počáteční aplikace tandemových článků III-V // Si s vysokou účinností se podle vědců uplatní tam, kde hraje důležitou roli výroba energie na plochu, např. v elektrických letadlech a dronech. Výrobní náklady nových článků jsou ale stále výrazně vyšší než u konvenčních solárních článků z krystalického křemíku s jedním spojem, což je dáno složitou epitaxí (proces, při němž na povrchu substrátu vzniká tenký krystalický povlak) vrstev III-V a dalšími polovodičovými procesy potřebnými k výrobě článků. Vědci ale intenzivně pracují na tom, aby byla výroba v budoucnu nákladově efektivnější.
„Kombinace polovodičových materiálů III-V a křemíku je jedním z přístupů, které sledujeme s tandemovými strukturami při kombinaci různých vysoce výkonných materiálů, abychom dosáhli vyšší účinnosti solárních článků. Potrvá ještě několik let, než budou na trhu dostupné FV panely vyrobené z nově prezentovaného typu solárních článků, jde však o důležitou perspektivní cestu pro udržitelné dodávky energie,“ komentuje profesor Andreas Bett, ředitel Fraunhofer ISE.
Karin Schneider
Foto: Fraunhofer ISE
121
.gif)
