ที่มา: nrel.gov
นักวิทยาศาสตร์ที่ห้องปฏิบัติการพลังงานทดแทนแห่งชาติ (NREL) ได้ประดิษฐ์เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพเกือบ 50%
เซลล์แสงอาทิตย์แบบหกจุดได้รับการบันทึกสถิติโลกเพื่อประสิทธิภาพการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์สูงสุดที่ 47.1% ซึ่งวัดได้ภายใต้การส่องสว่างอย่างเข้มข้น การเปลี่ยนแปลงของเซลล์เดียวกันยังตั้งค่าการบันทึกประสิทธิภาพภายใต้การส่องสว่างดวงอาทิตย์เดียวที่ 39.2%
John Geisz นักวิทยาศาสตร์หลักในกลุ่ม Photovoltaics Crystalline Photovoltaics Group ที่ NREL กล่าวว่าอุปกรณ์นี้แสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่ไม่ธรรมดาของเซลล์สุริยะที่มีศักยภาพสูงเป็นพิเศษ
กระดาษ“ เซลล์แสงอาทิตย์หกแยก III-V ที่มีประสิทธิภาพการแปลง 47.1% ภายใต้ความเข้มข้น 143 ดวงอาทิตย์ ” ปรากฏในวารสาร Nature Energy ผู้ร่วมเขียนของ Geisz คือนักวิทยาศาสตร์ NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song และ Thomas Moriarty
ในการสร้างอุปกรณ์นั้นนักวิจัย NREL อาศัยวัสดุ III-V ซึ่งเรียกว่าเนื่องจากตำแหน่งของพวกเขาบนตารางธาตุซึ่งมีคุณสมบัติดูดกลืนแสงที่หลากหลาย หกแยกของเซลล์ (เลเยอร์แสง) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อจับแสงจากส่วนเฉพาะของสเปกตรัมพลังงานแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ดังกล่าวมีวัสดุ III-V ต่าง ๆ รวมประมาณ 140 ชั้นเพื่อรองรับประสิทธิภาพของจุดแยกเหล่านี้และยังแคบกว่าเส้นผมมนุษย์ถึงสามเท่า เนื่องจากธรรมชาติที่มีประสิทธิภาพสูงและค่าใช้จ่ายที่เกี่ยวข้องกับการทำเซลล์แสงอาทิตย์ III-V มักใช้เป็นพลังงานดาวเทียมซึ่งทำให้ประสิทธิภาพการทำงานที่ไม่มีใครเทียบได้ของรางวัล III-V
อย่างไรก็ตามบนโลกนี้เซลล์แสงอาทิตย์แบบหกจุดนั้นเหมาะสมอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานในแผงเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดหัวไรอันฝรั่งเศสผู้ร่วมเขียนและนักวิทยาศาสตร์ในกลุ่ม III-V Multijunctions ที่ NREL กล่าว
“ วิธีหนึ่งในการลดต้นทุนคือการลดพื้นที่ที่ต้องการ” เขากล่าว“ และคุณสามารถทำได้โดยใช้กระจกเพื่อจับแสงและโฟกัสแสงลงไปที่จุด จากนั้นคุณสามารถหนีไปกับวัสดุหนึ่งแสนหรือหนึ่งในพันเมื่อเทียบกับเซลล์ซิลิกอนแผ่นแบน คุณใช้วัสดุเซมิคอนดักเตอร์น้อยลงโดยเน้นแสง ข้อดีอีกอย่างคือประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเมื่อคุณตั้งสมาธิกับแสง”
ฝรั่งเศสอธิบายถึงศักยภาพของเซลล์สุริยะที่จะมีประสิทธิภาพเกิน 50% ในฐานะ "สามารถทำได้จริงมาก" แต่ไม่สามารถเข้าถึงประสิทธิภาพได้ 100% เนื่องจากข้อ จำกัด พื้นฐานที่กำหนดโดยอุณหพลศาสตร์
Geisz กล่าวว่าปัจจุบันอุปสรรคการวิจัยที่สำคัญในการเพิ่มประสิทธิภาพ 50% คือการลดอุปสรรคความต้านทานภายในเซลล์ที่เป็นอุปสรรคต่อการไหลของกระแส ในขณะเดียวกันเขาตั้งข้อสังเกตว่า NREL ยังมีส่วนร่วมอย่างมากในการลดต้นทุนของเซลล์แสงอาทิตย์ III-V ซึ่งจะช่วยให้ตลาดใหม่สำหรับอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพสูงเหล่านี้ สำนักงานพลังงานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ของสหรัฐอเมริกา ได้ให้ทุนสนับสนุนการวิจัย
NREL เป็นห้องปฏิบัติการหลักของกระทรวงพลังงานสหรัฐสำหรับการวิจัยและพัฒนาพลังงานทดแทนและพลังงานอย่างมีประสิทธิภาพ NREL ดำเนินการสำหรับแผนกพลังงานโดย The Alliance for Sustainable Energy, LLC
