Немецкие ученые из Института солнечных энергетических систем (Fraunhofer ISE) разработали полупроводниковый фотоэлемент III-V на основе арсенида галлия с эффективностью преобразования света в электричество 68,9%.
Этот результат был достигнут благодаря специальной тонкопленочной технологии, в которой слои солнечных элементов сначала выращиваются на подложке из арсенида галлия, которая затем удаляется.
На заднюю поверхность полупроводниковой структуры, оставшейся толщиной всего несколько микрометров наносится ведущее зеркало с высокой отражательной способностью. Отражатель был оптически оптимизирован за счет комбинации керамики и серебра, а поглотитель ячейки был основан на арсениде галлия, легированном азотом, и арсенида алюминия-галлия p-типа (гетероструктура n-GaAs / p-AlGaAs).
Энергия лазера доставляется или через воздух или через оптическое волокно в фотоэлектрический элемент, соответствующую мощности и длине волны монохроматического лазерного света. По сравнению с традиционной передачей энергии по медным проводам, системы «power by light» особенно полезны для приложений, которые требуют, например, гальванически изолированного источника питания, защиты от молнии или взрыва, электромагнитной совместимости или полностью беспроводной передачи энергии.
«Это впечатляющий результат, который показывает потенциал фотоэлектрических систем для промышленного применения», — говорит профессор Андреас Бетт, директор Института Fraunhofer ISE.
Оптическая передача энергии имеет множество применений. Например, структурный мониторинг ветровых турбин, мониторинг высоковольтных линий, топливных датчиков в баках самолетов или пассивных оптических сетей; снабжения энергией имплантатов извне, или беспроводной источник питания для приложений в интернете вещей.
Теоретический максимум эффективности обычных солнечных элементов (без использования концентраторов) составляет 33% (Shockley-Queisser limit). Столь высокая эффективность, как в данном случае, обеспечивается за счет использования «многопереходных» (Multi-junction) ячеек.
Читайте по теме. Полупрозрачные фотоэлементы на основе золота показали рекордный КПД — 28,3%
