رکوردشکنی جدید سلول‌های خورشیدی ازنظر بازده

سلول‌های خورشیدی در مسیر رسیدن به حداکثر بازده هستند. به‌تازگی رکوردهای جدیدی به‌وسیله‌ی دو دستگاه مختلف ثبت شد که شامل دستگاهی می‌شود که بازده تبدیل کلی انرژی خورشیدی را به‌ ۵۰ درصد نزدیک کرد. این ادعای پژوهشگران آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) آمریکا است که سلول خورشیدی جدیدی را با بازده ۴۷/۱ درصد توسعه داده‌اند. این سلول، حداقل تا این زمان، دارای بالاترین بازده در جهان بوده است. رکورد بازده سلول‌های خورشیدی به‌طور منظم درحال شکسته شدن است.

دستگاه مذکور چیزی است که با عنوان سلول خورشیدی III-V شش اتصاله شناخته می‌شود که به این معنا است که از شش نوع مختلف لایه‌ی حساس به نور تشکیل شده است. هر یک از این‌ها از مواد مختلفی تشکیل شده‌اند و III-V به موقعیت آن‌ها در جدول تناوبی اشاره دارد. این مواد انرژی را از بخش‌های مختلف طیف نور جمع می‌کنند. درمجموع، حدود ۱۴۰ لایه وجود دارد که در یک سلول خورشیدی که از تار موی انسان نازک‌تر است، بسته‌بندی شده است.

که رکورد مذکور زیر نوری به دست آمد که حدود ۱۴۳ بار از نور طبیعی خورشید قوی‌تر بود. درحالی‌که آشکار است که بازده این طرح در کاربردهای دنیای واقعی افت پیدا می‌کند، پژوهشگران می‌گویند که دستگاه می‌تواند همراه‌با آینه‌ای ساخته شود تا نور خورشید را به‌سمت سلول متمرکز کند. این گروه همچنین نسخه‌ای از این سلول را زیر نوری معادل نور خورشید آزمایش کرده و بازده ۳۹/۲ درصد را به دست آوردند.

_{جان گیش (چپ) و رایان فرانس، پژوهشگران مطالعه‌ی NREL که رکورد بازده سلول‌های خورشیدی را شکستند}

در مطالعه‌ای دیگر، پژوهشگرانی از مرکز مواد و انرژی هلم‌هولتز برلین (HZB) رکورد بازده متفاوتی را شکستند: این بار برای نوع جدیدی از سلول‌های خورشیدی چندپیوندی.

سلول‌های خورشیدی چندپیوندی سلول‌هایی هستند که دارای دو نوع مختلف از لایه‌های حساس به نور هستند. در این مورد، یک لایه از پروسکایت ساخته شد، درحالی‌که لایه‌ی دیکر ترکیبی از مس، ایندیوم، گالیوم و سلنیوم بود که پژوهشگران آن را CIGS می‌نامند. ابتدا لایه‌ی CIGS که دارای ضخامتی بین۳ تا ۴ میکرومتر بود، ریخته شد و سپس لایه‌ی پروسکایت که فقط ۰/۵ میکرومتر ضخامت داشت، روی آن قرار گرفت. این دو به‌خوبی با هم کار می‌کنند زیرا پروسکایت نور مرئی را جمع می‌کند، درحالی‌که CIGS نور مادون قرمز را مورد هدف قرار می‌دهد. پژوهشگران برای بهبود تماس بین دو لایه، لایه‌ای از اتم‌های روبیدیوم را بین آن‌ها قرار دادند. آن‌ها با استفاده از این روش به بازده ۲۴/۱۶ درصد رسیدند. این بازده به اندازه‌ی سلول‌های چندپیوندی سیلیکون-پروسکایت نیست اما باتوجه به اینکه اولین سلول چندپیوندی پروسکایت-CIGS است، شروع بسیار خوبی است. نازکی این فناوری به این معنا است که ماژول‌های خورشیدی قابل‌انعطافی را می‌توان تولید کرد که بسیار سبک بوده، دربرابر تابش‌زدگی پایدار و برای کاربردهای فضایی مناسب باشند.

_{نمونه کوچکی از سلول خورشیدی چندپیوندی پروسکایت- CIGS}

مقاله‌ی سلول‌های خورشیدی شش اتصاله در مجله‌ی Nature Energy و مقاله‌ی سلول‌های چندپیوندی پروسکایت-CIGS در مجله‌ی Joule منتشر شده است.