Güneş paneli verimliliğini en üst düzeye çıkarmak için çalışan araştırmacılar, geleneksel silikonun üzerine gelişmiş malzemeleri katmanlamanın, güneş ışığından daha fazla enerji elde etmek için umut verici bir yol olduğunu söyledi. Yeni bir çalışma, hassas bir şekilde kontrol edilen bir üretim süreci kullanarak araştırmacıların, geleneksel silikon panellerden 1,5 kat daha verimli olma potansiyeline sahip çok katmanlı güneş panelleri üretebileceğini gösteriyor.
Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign mühendisi Minjoo Larry Lee tarafından yürütülen araştırmanın sonuçları Cell Reports Physical Sciences dergisinde yayınlandı.
Elektrik ve bilgisayar mühendisliği profesörü ve Holonyak Micro ve Nanoteknoloji Laboratuvarı üyesi Lee, “Silikon güneş panelleri yaygın çünkü uygun fiyatlılar ve güneş ışığının% 20’sinden biraz fazlasını kullanılabilir elektriğe dönüştürebiliyorlar.” “Bununla birlikte, tıpkı silikon bilgisayar çipleri gibi, silikon güneş pilleri de yeteneklerinin sınırına ulaşıyor, bu nedenle verimliliği artırmanın bir yolunu bulmak enerji sağlayıcıları ve tüketicileri için cazip.
Lee’nin ekibi, yarı iletken malzeme galyum arsenit fosfidi silikon üzerine katmanlamak için çalışıyor çünkü iki malzeme birbirini tamamlıyor. Her iki malzeme de görünür ışığı güçlü bir şekilde emer, ancak galyum arsenit fosfit bunu yaparken daha az atık ısı üretir. Buna karşılık, silikon güneş spektrumunun kızılötesi kısmından gelen enerjiyi gözlerimizin görebildiğinin hemen ötesinde dönüştürmede çok başarılı, dedi Lee.
“Bu bir spor takımı gibi. Bazı hızlı insanlara sahip olacaksınız, bazıları güçlü, bazıları harika savunma becerilerine sahip olacak” dedi. “Benzer şekilde, tandem güneş pilleri bir ekip olarak çalışır ve tek ve daha verimli bir cihaz yapmak için her iki malzemenin en iyi özelliklerinden yararlanır.”
Galyum arsenit fosfit ve onun gibi diğer yarı iletken malzemeler verimli ve kararlı olsalar da pahalıdırlar, bu nedenle tamamen onlardan oluşan paneller yapmak şu anda seri üretim için makul değildir. Bu nedenle Lee’nin ekibi, araştırmalarında başlangıç noktası olarak düşük maliyetli silikon kullanıyor.
Lee, imalat sırasında malzeme kusurlarının özellikle silikon ve galyum arsenit fosfit arasındaki arayüzlerde katmanlara doğru yol aldığını söyledi. Farklı atomik yapıya sahip malzemeler silikon üzerine katmanlandığında, hem performanstan hem de güvenilirlikten ödün veren küçük kusurlar oluşur.
Lee, “Bir malzemeden diğerine ne zaman geçerseniz, geçiş sırasında her zaman bir bozukluk yaratma riski vardır” dedi. “Çalışmanın baş yazarı Shizhao Fan, galyum arsenit fosfit hücresinde bozulmamış arayüzler oluşturmak için bir süreç geliştirdi ve bu, bu alandaki önceki çalışmalarımıza göre büyük bir gelişme sağladı.”
“Sonunda, bir kamu hizmeti şirketi bu teknolojiyi güneş enerjisi çiftliklerindeki aynı miktardaki araziden 1,5 kat daha fazla enerji elde etmek için kullanabilir veya bir tüketici çatı panelleri için 1,5 kat daha az alan kullanabilir” dedi.
Lee, ticarileştirme yolunda engellerin devam ettiğini söyledi, ancak enerji sağlayıcıları ve tüketicilerin, bir performans artışı elde etmek için istikrarlı malzemeler kullanmanın değerini göreceğini umuyor.