КПД новой солнечной батареи достиг рекордных 44,7%!

Лучший представитель мира фотоэлементов — рекордсмен мая 2013-го — только что потерял свою уникальность, став вторым и уступив сентябрьской новинке. Не кажется ли вам, что такие темпы чреваты скорым продвижением солнечной энергетики «в народ»?

Исследователи во главе с Франком Димротом (Frank Dimroth) из Института гелиоэнергетических систем Общества им. Фраунгофера (ФРГ) создали новый многослойный фотоэлемент, показавший рекордный на сегодня коэффициент полезного действия. Запоминаем его: 44,7%.

Каждый отдельный фотоэлемент нового типа весьма и весьма мал. Мы вот, например, его почти не видим :-). (Здесь и ниже иллюстрации ISE / Soitec.)

Несмотря на то что конечная цель немецких учёных — круглые 50%, нынешний показатель тоже не лыком шит. То есть исключительно высок: 44,7% всего солнечного излучения, от инфракрасного до ультрафиолетового, — это поистине Показатель. И хотя сэндвич из полупроводников, использованный для его достижения, значительно дороже обычных однослойных кремниевых батарей, такой фотоэлемент может трудиться при концентрации солнечного света зеркалами, до 297 раз превосходящей обычную освещённость летнего полудня.

Напомним: предшествующий рекорд был поставлен той же научно-технологической группой в мае 2013 года. И это были 43,6%.

Нынешний результат достигнут при помощи солнечных батарей с четырьмя p-n-переходами, когда квартет разных фотоэлементных подъячеек поглощает излучение определённой длины.

В норме полупроводники, составляющие каждую подъячейку, не могут быть выращены друг на друге. Для того чтобы реализовать такую солнечную батарею, её конструкторы применили сращивание подложек, на которых рос кристалл каждого из полупроводниковых слоёв. Этот процесс заметно сложнее используемого для создания обычных батарей, но и итоговая эффективность вдвое выше. При этом площадь новых фотоэлементов может быть в сотни раз меньше, что компенсирует высокую стоимость производства многослойных структур.

Стоимость же зеркальных поверхностей, применяемых для концентрации света на центральном фотоэлементе, намного ниже, чем у привычных солнечных батарей. К тому же технологически они не бог весть что, то есть могут быть произведены на месте, что снижает транспортные издержки.

Установка Soitec, преобразующая концентрированный солнечный свет в электроэнергию.

А теперь коротко о том, зачем нам с вами это надо. Вспомним для примера космос. Там многослойные солнечные батареи применяются довольно давно, ибо в этих горних высях приоритетна не цена, а качество и лёгкость энергоисточника. Коммерциализацией же подобных многослойных технологий на Земле с 2005 года занимается Soitec — стартап, сотрудники которого начинали в Институте гелиоэнергетических систем Общества Фраунгофера. Нынче установки по использованию концентрированного солнечного света эксплуатируются уже в 18 странах, в первую очередь в Италии, Франции, Южной Африке и штате Калифорния (США). По мере дальнейшего роста КПД компания, безусловно, значительно расширит географию своего бизнеса за счёт меньших цен, напрямую конкурируя с кремниевыми аналогами, у которых сейчас больше рынка.

И если немцы всё-таки сумеют подобраться к чистым 50%, всё это легко может стать реальностью.

Подготовлено по материалам Института гелиоэнергетических систем Общества Фраунгофера. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.