حققت الخلايا الشمسية الجديدة ذات الآبار الكمومية رقماً قياسياً عالمياً من حيث الكفاءة

يواصل العلماء الدفعالألواح الشمسيةلتكون أكثر كفاءة ، وهناك رقم قياسي جديد للإبلاغ عنه: خلية شمسية جديدة تحقق كفاءة بنسبة 39.5 في المائة في ظل ظروف الإضاءة العالمية القياسية 1-sun.
علامة 1-sun هي مجرد طريقة معيارية لقياس كمية ثابتة من ضوء الشمس ، والآن يمكن تحويل ما يقرب من 40٪ من الإشعاع إلى كهرباء ، الرقم القياسي السابق لهذا النوع منلوحة شمسيةكانت المادة 39.2٪ كفاءة.
هناك أنواع من الخلايا الشمسية أكثر مما قد تعتقد ، النوع المستخدم هنا هو خلايا شمسية ترادفية ثلاثية الوصلات III-V ، منتشرة بشكل شائع في الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية ، على الرغم من أنها تتمتع أيضًا بإمكانيات كبيرة على الأرض الصلبة.

قال الفيزيائي مايلز شتاينر من المختبر الوطني للطاقة المتجددة: "الخلايا الجديدة أكثر كفاءة وأبسط في التصميم ، ويمكن أن تكون مفيدة لمجموعة متنوعة من التطبيقات الجديدة ، مثل التطبيقات شديدة التقييد أو التطبيقات الفضائية منخفضة الانبعاثات".. "NREL) في كولورادو.
فيما يتعلق بكفاءة الخلايا الشمسية ، يعتبر جزء "الوصلة الثلاثية" من المعادلة مهمًا ، حيث تتركز كل عقدة في جزء معين من النطاق الطيفي الشمسي ، مما يعني فقدان قدر أقل من الضوء وعدم استخدامه.
يتم تحسين الكفاءة بشكل أكبر من خلال استخدام ما يسمى بتقنية "البئر الكمي" ، والفيزياء التي تقف وراءها معقدة إلى حد ما ، ولكن الفكرة العامة هي أن المواد يتم اختيارها بعناية وتحسينها ، وتكون رقيقة قدر الإمكان ، وهذا يؤثر على فجوة النطاق ، و الحد الأدنى من الطاقة المطلوبة لإثارة الإلكترونات والسماح للتيار بالتدفق.
في هذه الحالة ، تتكون الوصلات الثلاثة من فوسفيد إنديوم الغاليوم (GaInP) ، زرنيخيد الغاليوم (GaAs) مع بعض كفاءة الآبار الكمية الإضافية ، وزرنيخيد إنديوم الغاليوم (GaInAs).
"العامل الرئيسي هو أنه في حين أن GaAs مادة ممتازة وتستخدم بشكل شائع في الخلايا متعددة الوصلات III-V ، إلا أنها لا تحتوي على فجوة نطاق دقيقة لخلايا الوصلات الثلاثية ، مما يعني التيار الضوئي بين الخلايا الثلاث ، والتوازن ليس مثاليًا ، قال عالم الفيزياء في NREL ريان فرانس.
"هنا ، قمنا بتعديل فجوة النطاق باستخدام الآبار الكمية ، مع الحفاظ على جودة المواد الممتازة ، والتي تمكن هذا الجهاز والتطبيقات الأخرى المحتملة."
تتضمن بعض التحسينات المضافة في هذه الخلية الأخيرة زيادة كمية الضوء الممتص دون أي فقد مماثل للجهد. تم إجراء العديد من التعديلات التقنية الأخرى لتقليل القيود.

هذا هو أعلى كفاءة 1-sun على الإطلاقلوحة شمسيةخلية مسجلة ، على الرغم من أننا رأينا كفاءات أعلى من الإشعاع الشمسي الأكثر كثافة ، في حين أن انتقال التكنولوجيا من المختبر إلى المنتج الفعلي سيستغرق وقتًا ، فإن التحسينات المحتملة مثيرة.
سجلت الخلايا أيضًا كفاءة فضائية مذهلة بنسبة 34.2 في المائة ، وهو ما يجب أن تحققه عند استخدامها في المدار ، كما أن وزنها ومقاومتها للجسيمات عالية الطاقة تجعلها مناسبة بشكل خاص لهذه المهمة.
كتب الباحثون في ورقتهم المنشورة: "نظرًا لأن هذه الخلايا الشمسية الأكثر كفاءة في وقت كتابة هذا التقرير ، فإن هذه الخلايا تضع أيضًا معيارًا جديدًا للكفاءة التي يمكن تحقيقها لجميع التقنيات الكهروضوئية".