ISEは単色レーザーを使用して太陽電池の変換効率を68.9％に向上させます

現在、太陽電池設備は一般的に屋根や広場に設置されています。 最近、ドイツのFraunhofer ISEの研究者が、第48回IEEE太陽光発電専門家会議で最新の研究結果を発表しました。 研究チームは、レーザー技術によって太陽電池の光電変換効率を68.9％に上げることに成功しましたが、これは以前のデータを破りました。

この研究者の発見は、高効率の太陽電池の製造に技術的なサポートを提供します。専門家会議で、研究チームは使用された単色レーザープロセス技術を実証しました。プロジェクトの開発過程で、研究チームはガリウムヒ素で作られた非常に薄い太陽電池を使用し、その背面に高反射率の導電性ミラーを取り付けました。



太陽電池の役割は、光エネルギーを電気エネルギーに変換することです。入射光はガリウム砒素半導体材料で作られた電池構造に吸収され、吸収された光は正と負の電荷を放出し、次に前後の電池接点に伝導して電気エネルギーを生成します。 「光起電力効果」は、入射光のエネルギーが半導体材料の固有のバンドギャップエネルギーよりもわずかに高い場合に作用します。したがって、光源としての単色レーザーを適切な半導体化合物材料と組み合わせると、理論的には非常に高い光電変換効率を生み出すことが可能です。



光エネルギーと呼ばれるこの新しいタイプのエネルギー伝達では、レーザーエネルギーは空気または光ファイバーを介して太陽電池に伝達され、その特性は単色レーザーの出力と波長に一致します。従来の銅線送電と比較して、太陽光発電システムの電源は、電気的に絶縁された電源、避雷または防爆、電磁両立性、または完全なワイヤレス送電アプリケーションを必要とするシナリオに特に適しています。





Fraunhofer ISEの研究者は、858nmレーザーを使用して、ガリウムヒ素をベースにしたIII-V半導体太陽電池で68.9％の記録的な変換効率を達成しました。これは、これまでの太陽電池の最高の変換効率でもあります。この成功は、光起電力セル層が最初にガリウムヒ素基板上で成長し、次に除去される特別な薄膜技術によるものです。



「この薄膜法には、効率の点で2つの明らかな利点があります」と、物理学者でFraunhoferISE研究チームの責任者であるHenningHelmers博士は説明します。 、加熱損失と透過損失が最小限に抑えられ、バッテリーの効率が向上します。次に、バッテリー内の放射再結合によって生成された余分な光子も捕捉され、効果的に回収されます。これにより、実効キャリア電流が延長されます。サブライフにより、追加の電圧。」



期間中、研究チームはまた、金で作られた背面反射板とセラミックと銀の光学的に最適化された組み合わせを備えた薄膜太陽電池を比較および研究しました。後者はより良い結果を示しました。さらに、研究チームは、吸収体としてn-GaAs / p-AlGaAsヘテロ構造も開発しました。これは、再結合による電荷キャリア損失が非常に低いことを示しています。



Fraunhofer ISEInstituteの所長であるAndreasBett教授は、次のように述べています。「これは印象的な結果であり、太陽光発電以外の産業用途向けの太陽電池の展望を示しています。太陽光発電には、風力タービンの構造監視、監視など、多くの用途があります。高電圧ライン、航空機の燃料タンク内の燃料センサー、またはパッシブ光ネットワーク、体外のインプラントからの光供給、またはIoTアプリケーション用のワイヤレス電源も将来的に有望です。