Des scientifiques du Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) ont fabriqué une cellule solaire avec un rendement de près de 50 %. La cellule solaire à six -jonctions détient désormais le record mondial du rendement de conversion solaire le plus élevé, soit 47,1 %, mesuré sous un éclairage concentré. Une variation de la même cellule établit également le record d'efficacité sous un seul éclairement solaire à 39,2 %.
"Cet appareil démontre réellement le potentiel extraordinaire des cellules solaires multijonctions", a déclaré John Geisz, scientifique principal du groupe photovoltaïque cristallin à haute -efficacité du NREL et auteur principal d'un nouvel article sur la cellule record-.
L'article intitulé "Cellules solaires à six-jonction III-V avec un rendement de conversion de 47,1 % sous une concentration de 143 soleils" paraît dans la revue Nature Energy. Les co-auteurs de Geisz sont les scientifiques du NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song et Thomas Moriarty.
Pour construire l'appareil, les chercheurs du NREL se sont appuyés sur des matériaux III-V -- ainsi-appelés en raison de leur position dans le tableau périodique - - qui possèdent un large éventail de propriétés d'absorption de la lumière. Chacune des six jonctions de la cellule (les couches photoactives) est spécialement conçue pour capter la lumière d'une partie spécifique du spectre solaire. Le dispositif contient environ 140 couches au total de divers matériaux III-V pour soutenir les performances de ces jonctions, et pourtant il est trois fois plus étroit qu'un cheveu humain. En raison de leur haute efficacité et du coût associé à leur fabrication, les cellules solaires III-V sont le plus souvent utilisées pour alimenter les satellites, qui apprécient les performances inégalées du III-V.
Sur Terre, cependant, la cellule solaire à six -jonctions est bien-pour une utilisation dans le photovoltaïque à concentration, a déclaré Ryan France, co-auteur et scientifique du groupe multijonction III-V du NREL.
"Une façon de réduire les coûts est de réduire la surface requise", a-t-il déclaré, "et vous pouvez le faire en utilisant un miroir pour capturer la lumière et la concentrer vers un point. Vous pouvez alors vous en sortir avec un centième, voire un millième de matériau, par rapport à une cellule plate en silicium. Vous utilisez beaucoup moins de matériau semi-conducteur en concentrant la lumière. Un avantage supplémentaire est que l'efficacité augmente à mesure que vous concentrez la lumière."
La France a décrit le potentiel d'une cellule solaire pour dépasser 50 % d'efficacité comme étant « en fait très réalisable », mais que 100 % d'efficacité ne peut pas être atteint en raison des limites fondamentales imposées par la thermodynamique.
Geisz a déclaré qu'actuellement, le principal obstacle à la recherche pour atteindre un rendement de 50 % est de réduire les barrières résistives à l'intérieur de la cellule qui entravent la circulation du courant. Parallèlement, il note que NREL est également fortement engagé dans la réduction du coût des cellules solaires III-V, ouvrant ainsi la voie à de nouveaux marchés pour ces appareils hautement efficaces.
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