Mötesplatsen för dig inom energibranschen, jul, 27 2017
Senaste Nytt

Forskare utformade solceller som fångar nästan all energi från solspektrum

Den staplade cellen fungerar nästan som ett filter för solljus, med specialmaterial i varje skikt, som sedan upptar energin. När ljuset aktiveras genom stacken, har ungefär hälften av tillgänglig energi omvandlats till el. Foto: Matthew Lumb
Den staplade cellen fungerar nästan som ett filter för solljus, med specialmaterial i varje skikt, som sedan upptar energin. När ljuset aktiveras genom stacken, har ungefär hälften av tillgänglig energi omvandlats till el. Foto: Matthew Lumb
Publicerad av
Markku Björkman - 15 jul 2017

Forskare vid George Washington University har konstruerat en första prototyp av en ny solcell som integrerar flera celler staplade i en enda enhet, som kan fånga nästan all energi i solens spektrum.

Det nydesignade cellen, som omvandlar direkt solljus till el med 44,5 procents effektivitet, har potential att bli den mest effektiva solcellen i världen.

Tillvägagångssättet skiljer sig från solpaneler som man normalt kan observeras på hustak eller på större slätarealer på landsbygden.

Den nya enheten använder kompakta fotovoltaiska (CPV) paneler som använder linser för att koncentrera solstrålningen på små mikroskaliga solceller. På grund av sin lilla storlek, mindre än en kvadratmillimeter, kan solcellerna som utnyttjar mer sofistikerat material utvecklas kostnadseffektivt.

Studien om cellen, “GaSb-based Solar Cells for Full Solar Spectrum Energy Harvesting”, publicerades i tidskriften Advanced Energy Materials.

- Den staplade cellen fungerar nästan som ett filter för solljus, med specialmaterial i varje skikt, som upptar energin i form av våglängder. När ljuset aktiveras genom stacken, har knappt hälften av tillgänglig energi omvandlats till el. Som jämförelse omvandlar den vanligaste solcellen idag endast en fjärdedel av den tillgängliga energin till el, förklarar Matthew Lumb, huvudförfattare till studien och forskare vid Institutionen för teknik och tillämpad vetenskap.

Enligt honom kan den nya enheten låsa upp den energi som lagras i långvåglängdsfotonerna och som normalt går förlorad i konventionella solceller, öppna en väg för att kunna förverkliga den ultimata, så kallade multikopplings-solcellen.

Forskare har arbetat för att utveckla mer effektiva solceller i åratal, men detta tillvägagångssätt har två nya aspekter. Det använder ett antal material baserade på galliumantimonid (GaSb), vilket är ett substrat, som vanligtvis finns i applikationer för infraröda lasrar och fotodetektorer.

Dessa GaSb-baserade solceller är monterade i en staplad struktur tillsammans med solceller med hög effektivitet, som i sin tur producerar konventionella substrat som fotograferar kortare våglängdsfotoner. Dessutom använder staplingsproceduren en teknik som kallas överföringstryck, vilket möjliggör tredimensionell montering av dessa små enheter med hög precision.

Enligt forskarteamet är denna speciella solcell relativt dyr att ta fram i dagens läge, men forskare anser att det var viktigt att visa den övre gränsen för vad som är möjligt med avseende på maximal effektivitet. Trots de aktuella kostnaderna för de olika brukade materialen demonstrerar tekniken som används att det går att skapa cellerna.

Forskningen bygger på de framsteg som gjorts av så kallade MOSAIC-programmet, ett forskningsprojekt på 24 miljoner dollar finansierat av Advanced Research Projects Agency-Energy som finansierar 11 separata team i USA som försöker utveckla teknik och koncept för att revolutionera fotovoltaisk prestanda och minska kostnaderna. Finansiering för denna typ av forskning är avgörande när det gäller att utveckla hållbar kommersiell teknik i framtiden, betonar forskarna.

Källa: George Washington University.

Annons