เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดบ่อน้ำควอนตัมใหม่เพิ่งสร้างสถิติโลกด้านประสิทธิภาพ

นักวิทยาศาสตร์ยังคงผลักดันแผงโซลาร์เซลล์ให้มีประสิทธิภาพมากขึ้น และมีสถิติใหม่ในการรายงาน: เซลล์แสงอาทิตย์ใหม่มีประสิทธิภาพ 39.5 เปอร์เซ็นต์ภายใต้สภาวะแสง 1 ดวงทั่วโลกมาตรฐาน
เครื่องหมาย 1 ดวงเป็นเพียงวิธีการมาตรฐานในการวัดปริมาณแสงแดดที่คงที่ ซึ่งขณะนี้เกือบ 40% ของรังสีสามารถเปลี่ยนเป็นไฟฟ้าได้ บันทึกก่อนหน้านี้สำหรับประเภทนี้แผงเซลล์แสงอาทิตย์วัสดุมีประสิทธิภาพ 39.2%
มีเซลล์แสงอาทิตย์หลายประเภทมากกว่าที่คุณคิด ประเภทที่ใช้ในที่นี้คือเซลล์แสงอาทิตย์แบบตีคู่ III-V แบบสามทางแยกสามทาง ซึ่งโดยทั่วไปแล้วจะนำไปใช้ในดาวเทียมและยานอวกาศ แม้ว่าจะมีศักยภาพที่ดีบนพื้นแข็งก็ตาม

นักฟิสิกส์ Myles Steiner จาก National Renewable Energy Laboratory กล่าว”NREL) ในโคโลราโด
ในแง่ของประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ ส่วน "ทางแยกสามทาง" ของสมการมีความสำคัญ แต่ละปมจะกระจุกตัวอยู่ในส่วนเฉพาะของช่วงสเปกตรัมแสงอาทิตย์ ซึ่งหมายความว่าแสงจะสูญเสียน้อยลงและไม่ได้ใช้งาน
ประสิทธิภาพได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมโดยใช้สิ่งที่เรียกว่าเทคโนโลยี "บ่อน้ำควอนตัม" ฟิสิกส์เบื้องหลังนั้นค่อนข้างซับซ้อน แต่แนวคิดทั่วไปคือวัสดุได้รับการคัดเลือกและปรับให้เหมาะสมอย่างพิถีพิถัน และบางที่สุด ซึ่งส่งผลต่อช่องว่างของแถบความถี่ ปริมาณพลังงานขั้นต่ำที่ต้องใช้ในการกระตุ้นอิเล็กตรอนและปล่อยให้กระแสไหล
ในกรณีนี้ จุดเชื่อมต่อสามจุดประกอบด้วยแกลเลียม อินเดียม ฟอสไฟด์ (GaInP), แกลเลียม อาร์เซไนด์ (GaAs) ที่มีประสิทธิภาพบ่อควอนตัมพิเศษ และแกลเลียม อินเดียม อาร์เซไนด์ (GaInAs)
”ปัจจัยสำคัญคือในขณะที่ GaAs เป็นวัสดุที่ดีเยี่ยมและมักใช้ในเซลล์แบบมัลติจังก์ชัน III-V แต่ก็ไม่มีแถบคาดที่แน่ชัดสำหรับเซลล์ทางแยกสามทาง ซึ่งหมายความว่าโฟโตเคอร์เรนต์ระหว่างสามเซลล์ ความสมดุลไม่เหมาะสม นักฟิสิกส์ NREL Ryan France กล่าว
”ที่นี่ เราได้แก้ไขช่องว่างของแถบโดยใช้บ่อควอนตัม ในขณะที่ยังคงคุณภาพวัสดุที่ดีเยี่ยม ซึ่งช่วยให้อุปกรณ์นี้และการใช้งานอื่นๆ ที่อาจเกิดขึ้นได้”
การปรับปรุงบางอย่างที่เพิ่มเข้ามาในเซลล์ล่าสุดนี้รวมถึงการเพิ่มปริมาณแสงที่ดูดกลืนโดยไม่สูญเสียแรงดันไฟฟ้าที่สอดคล้องกัน มีการปรับแต่งทางเทคนิคอื่นๆ อีกหลายประการเพื่อลดข้อจำกัดให้เหลือน้อยที่สุด

นี่คือประสิทธิภาพสูงสุด 1 ดวงอาทิตย์ของทุก ๆแผงเซลล์แสงอาทิตย์เซลล์ที่บันทึกไว้ แม้ว่าเราจะเห็นประสิทธิภาพที่สูงขึ้นจากการแผ่รังสีสุริยะที่รุนแรงมากขึ้น แม้ว่าเทคโนโลยีจะต้องใช้เวลาในการย้ายจากห้องปฏิบัติการไปยังผลิตภัณฑ์จริง แต่การปรับปรุงที่เป็นไปได้นั้นน่าตื่นเต้น
เซลล์ยังบันทึกประสิทธิภาพพื้นที่ที่น่าประทับใจ 34.2 เปอร์เซ็นต์ ซึ่งเป็นสิ่งที่ควรทำเมื่อใช้ในวงโคจร น้ำหนักและความต้านทานต่ออนุภาคพลังงานสูงทำให้เหมาะสำหรับงานนี้โดยเฉพาะ
นักวิจัยเขียนไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ของพวกเขาว่า "เนื่องจากเหล่านี้เป็นเซลล์แสงอาทิตย์ 1 ดวงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพมากที่สุดในขณะที่เขียน เซลล์เหล่านี้จึงกำหนดมาตรฐานใหม่สำหรับประสิทธิภาพที่เป็นไปได้ของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ทั้งหมด"