Израильские ученые создали ультра-эффективные фотоэлектрические ячейки

Фотоэлектрические ячейки с принципиально новой архитектурой (на фото выше) были разработаны специалистами Национального научно-исследовательского центра по изучению солнечной энергетики при Университете им. Бен-Гуриона в Негеве, Израиль. КПД преобразования энергии фотона в механическую энергию электрона в данном случае может превышать 40 процентов, при этом фотоэлектрические ячейки способны поглощать излучение с интенсивностью в 10000 превышающей солнечный свет. Но ключевой особенностью новинки является тот факт, что при облучении с боковой стороны, ячейка порождает оставаться эффективной, преобразовывая солнечный свет в электричество с практически тем же КПД и превосходя большую часть самых передовых аналогов.

Рисунок выше представляет собой схематическое изображение 3-х уровневой 6-переходной фотоэлектрической ячейки типа MBVJ (multiple-bandgap vertical-junction) - вертикальный переход с несколькими запрещенными зонами. Количество уровней / материалов может варьироваться в зависимости от конкретного дизайна. Ширина (размер суб-ячейки вдоль оси х) и глубина (размер суб-ячейки вдоль оси z) каждого вертикального соединения должны быть оптимизированы для конкретных приложений.

"Обычно концентрированная фотоэлектрическая ячейка состоит из взаимозависимых многоярусных материалов соединенных между собою, создание которых связано со значительными трудностями производственного характера и ограничениями по эффективности ", объясняет профессор Джеффри Гордон, сотрудник факультета солнечной энергетики и физики окружающей среды Университета им. Бен-Гуриона в Негеве. "Новый дизайн включает несколько уровней полупроводниковых материалов, которые полностью независимы друг от друга, что позволяет преодолеть многочисленные трудности в составлении композитных солнечных элементов и разработать системы с рекордным КПД".

Изобретение израильтян также несет с собой возможность использования довольно распространенных материалов, таких как кремний, которые ранее были признаны непригодными для работы с концентрированным солнечным излучением. Адаптация ячеек к поглощению бокового (со стороны) света уменьшает их внутреннее сопротивление до незначительных уровней. Это позволяет увеличить уровни концентрации солнечного света, при которых фотоэлектрическая ячейка сохраняет пиковую эффективность, в 10 тыс. раз выше солнечного света. Это рекорд - прежде подобного добиться не удавалось никому. Возможно, эта технология сможет повлиять на наш мир и изменить его к лучшему.