კვანტური ჭაბურღილის ახალმა მზის უჯრედებმა ეფექტურობის მსოფლიო რეკორდი დაამყარეს

მეცნიერები აგრძელებენ ბიძგსმზის პანელებირომ იყოს უფრო ეფექტური და არსებობს ახალი რეკორდი: ახალი მზის ელემენტი აღწევს ეფექტურობას 39,5 პროცენტს სტანდარტული 1 მზის გლობალური განათების პირობებში.
მზის 1-მზის ნიშანი არის მხოლოდ სტანდარტიზებული გზა მზის სინათლის ფიქსირებული რაოდენობის გასაზომად, ახლა გამოსხივების თითქმის 40% შეიძლება გარდაიქმნას ელექტროენერგიად. წინა რეკორდი ამ ტიპისთვის.მზის პანელიმასალა იყო 39.2% ეფექტურობა.
ირგვლივ უფრო მეტი ტიპის მზის უჯრედია, ვიდრე თქვენ ფიქრობთ. აქ გამოყენებული ტიპი არის სამმაგი შეერთების III-V ტანდემი მზის უჯრედები, რომლებიც ჩვეულებრივ განლაგებულია თანამგზავრებსა და კოსმოსურ ხომალდებში, თუმცა მათ ასევე აქვთ დიდი პოტენციალი მყარ ნიადაგზე.

”ახალი უჯრედები უფრო ეფექტური და მარტივია დიზაინისთვის და შეიძლება სასარგებლო იყოს სხვადასხვა ახალი აპლიკაციებისთვის, როგორიცაა ძალიან შეზღუდული აპლიკაციები ან დაბალი ემისიის კოსმოსური პროგრამები”, - თქვა ფიზიკოსმა მაილს შტაინერმა განახლებადი ენერგიის ეროვნული ლაბორატორიიდან..”NREL) კოლორადოში.
მზის უჯრედების ეფექტურობის თვალსაზრისით, განტოლების „სამმაგი შეერთების“ ნაწილი მნიშვნელოვანია. თითოეული კვანძი კონცენტრირებულია მზის სპექტრული დიაპაზონის კონკრეტულ ნაწილში, რაც ნიშნავს, რომ ნაკლები სინათლე იკარგება და გამოუყენებელია.
ეფექტურობა კიდევ უფრო გაუმჯობესებულია ეგრეთ წოდებული „კვანტური ჭაბურღილის“ ტექნოლოგიის გამოყენებით. მათ მიღმა არსებული ფიზიკა საკმაოდ რთულია, მაგრამ ზოგადი იდეა ისაა, რომ მასალები საგულდაგულოდ არის შერჩეული და ოპტიმიზებული და რაც შეიძლება თხელი. ეს გავლენას ახდენს ზოლის უფსკრულიზე ენერგიის მინიმალური რაოდენობა, რომელიც საჭიროა ელექტრონების აღგზნებისთვის და დენის გადინებისთვის.
ამ შემთხვევაში, სამი შეერთება შედგება გალიუმის ინდიუმის ფოსფიდისგან (GaInP), გალიუმის არსენიდისგან (GaAs) გარკვეული დამატებითი კვანტური ჭაბურღილის ეფექტურობით და გალიუმის ინდიუმის არსენიდისაგან (GaInAs).
”საკვანძო ფაქტორი არის ის, რომ მიუხედავად იმისა, რომ GaAs არის შესანიშნავი მასალა და ჩვეულებრივ გამოიყენება III-V მრავალკავშირიან უჯრედებში, მას არ აქვს ზუსტი ზოლი სამმაგი შეერთების უჯრედებისთვის, რაც ნიშნავს, რომ ფოტოდენი სამ უჯრედს შორის ბალანსი არ არის ოპტიმალური, ”- თქვა NREL-ის ფიზიკოსმა რაიან ფრანსმა.
”აქ, ჩვენ შევცვალეთ ზოლის უფსკრული კვანტური ჭაბურღილების გამოყენებით, ამასთან, შევინარჩუნეთ მასალის შესანიშნავი ხარისხი, რაც საშუალებას აძლევს ამ მოწყობილობას და პოტენციურად სხვა აპლიკაციებს.”
ამ უახლეს უჯრედში დამატებული ზოგიერთი გაუმჯობესება მოიცავს შთანთქმის სინათლის რაოდენობის გაზრდას შესაბამისი ძაბვის დაკარგვის გარეშე. რამდენიმე სხვა ტექნიკური შესწორება გაკეთდა შეზღუდვების შესამცირებლად.

ეს არის ყველაზე მაღალი 1-მზე ეფექტურობა ნებისმიერს შორისმზის პანელიუჯრედის ჩანაწერებში, თუმცა ჩვენ ვნახეთ უფრო მაღალი ეფექტურობა უფრო ინტენსიური მზის რადიაციისგან. მიუხედავად იმისა, რომ დრო დასჭირდება ტექნოლოგიის ლაბორატორიიდან რეალურ პროდუქტზე გადასვლას, პოტენციური გაუმჯობესება საინტერესოა.
უჯრედებმა ასევე დააფიქსირეს შთამბეჭდავი 34,2 პროცენტი სივრცის ეფექტურობა, რაც მათ უნდა მიაღწიონ ორბიტაზე გამოყენებისას. მათი წონა და მაღალი ენერგიის ნაწილაკების წინააღმდეგობა მათ განსაკუთრებით შესაფერისს ხდის ამ ამოცანის შესასრულებლად.
”რადგან ეს არის ყველაზე ეფექტური 1-მზის მზის ელემენტები წერის დროს, ეს უჯრედები ასევე ქმნიან ახალ სტანდარტს ყველა ფოტოელექტრული ტექნოლოგიების მიღწევადი ეფექტურობისთვის”, - წერენ მკვლევარები თავიანთ გამოქვეყნებულ ნაშრომში.