Группа инженеров из немецкого Института солнечных энергосистем имени Фраунгофера (ISE) и австрийский производитель полупроводников EV Group (EVG) поставили новый рекорд эффективности кремниевых мультиконтактных солнечных элементов, добившись КПД 31,3%.
Ученые добились столь высокого показатели эффективности у трехконтактных солнечных ячеек. Предыдущий рекорд та же команда инженеров установила в ноябре прошлого года — тогда КПД солнечных элементов составил 30,2%.
При создании новых солнечных панелей исследователи использовали технологию сращивания пластин, которая часто применяется в сфере микроэлектроники. Методика позволяет переносить слой полупроводниковых материалов III-V группы толщиной в несколько микрометров на кремний. После плазменной активации поверхности субъячеек соединяются в вакууме под давлением. В результате атомы полупроводниковых материалов соединяются с атомами кремния, что приводит к формированию монолитной конструкции, которая, в свою очередь, обеспечивает более высокий коэффициент фотоэлектрического преобразования.
Трехконтактные солнечные элементы состоят из трех субъячеек, наложенных друг на друга. Они выполнены из фосфида галлия индия (GaInP), арсенида галлия (GaAs) и кремния (Si). Все три субъячейки соединены тоннельными диодами. GaInP преобразует в электричество излучение в диапазоне волн длиной от 300 до 670 нм, GaAs — от 500 до 890 нм, а Si — от 650 до 1180 нм.
Элементы внешне не отличаются от традиционных солнечных элементов, отмечают ученые в пресс-релизе. Это позволяет крепить их на обычные модули солнечных панелей.
Недавно группа инженеров компании Kaneka Corp. разработала кремниевые солнечные панели с КПД 26,3%. Гибридная архитектура и технология гетероперехода позволяют добиться еще более высоких показателей. Так в январе 2016 года инженеры из Национальной лаборатории возобновляемой энергии США и швейцарского Центра электроники и микротехнологии повысили коэффициент производительности двойных солнечных элементов III-V/Si, соединенных с помощью технологии гетероперехода, до 29,8%.