สำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ ประสิทธิภาพเป็นสิ่งสำคัญจริงๆ เมตริกที่สำคัญนี้กำหนดปริมาณพลังงานที่สามารถเก็บเกี่ยวได้จากหลังคาและฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ โดยแผงเซลล์แสงอาทิตย์เชิงพาณิชย์ที่ทำจากซิลิคอนมักจะมีประสิทธิภาพถึง 20% สำหรับดาวเทียม ประสิทธิภาพจะกำหนดขนาดและน้ำหนักของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่จำเป็นต่อการจ่ายพลังงานให้กับยานอวกาศ ซึ่งส่งผลโดยตรง
ต่อต้นทุน
การผลิตและการปล่อยจรวดเพื่อสร้างอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพจริงๆ การเลือกวัสดุที่ดูดซับรังสีของดวงอาทิตย์ทั้งหมด ตั้งแต่รังสีพลังงานสูงในรังสีอัลตราไวโอเลตไปจนถึงรังสีที่มองเห็นได้ และออกไปจนถึงความยาวคลื่นที่ยาวจริงๆ ในอินฟราเรด วิธีการดังกล่าวอาจทำให้คุณสร้างเซลล์จากวัสดุ
เช่นปรอทเทลลูไรด์ ซึ่งจะแปลงโฟตอนที่เข้ามาเกือบทั้งหมดของดวงอาทิตย์ให้เป็นอิเล็กตรอนที่สร้างกระแส แต่มีราคามหาศาลที่ต้องจ่าย: แต่ละโฟตอนที่ถูกดูดกลืนโดยวัสดุนี้จะผลิตพลังงานเพียงเล็กน้อยเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าพลังงานที่อุปกรณ์สร้างขึ้นจะเป็นสิ่งที่น่าสมเพช
ตีจุดหวานกลยุทธ์ที่ดีกว่าคือการเลือกเซมิคอนดักเตอร์ที่มีโปรไฟล์การดูดกลืนแสงที่ปรับการแลกเปลี่ยนระหว่างพลังงานที่สร้างขึ้นโดยแต่ละโฟตอนที่จับได้และส่วนของแสงอาทิตย์ที่ดูดซับโดยเซลล์ให้เหมาะสม วัสดุที่เป็นจุดที่เหมาะสมนี้คือแกลเลียมอาร์เซไนด์ (GaAs) นอกจากนี้ยังใช้ในสมาร์ทโฟน
เพื่อขยายสัญญาณความถี่วิทยุและสร้างแสงเลเซอร์สำหรับการจดจำใบหน้า GaAs เป็นหนึ่งในวัสดุที่ใช้ในการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ประสิทธิภาพสูงมาช้านาน อย่างไรก็ตาม เซลล์เหล่านี้ไม่ได้สมบูรณ์แบบ
แม้ว่าหลังจากลดข้อบกพร่องของวัสดุที่ทำให้ประสิทธิภาพการทำงานลดลงแล้ว เซลล์แสงอาทิตย์ที่ดี
ที่สุดที่ทำจาก GaAs ก็ยังพยายามดิ้นรนเพื่อให้มีประสิทธิภาพเกิน 25% ประโยชน์เพิ่มเติมมาจากการซ้อนเซมิคอนดักเตอร์ต่างๆ ซ้อนทับกัน และเลือกชุดค่าผสมที่เก็บเกี่ยวผลผลิตจากดวงอาทิตย์อย่างมีประสิทธิภาพอย่างระมัดระวัง เส้นทางที่ย่ำแย่นี้ได้เห็นประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพิ่มขึ้น
ในช่วงหลายทศวรรษ
ที่ผ่านมา พร้อมกับจำนวนชั้นที่ดูดซับแสง ทั้งคู่ทำสถิติสูงสุดใหม่เมื่อปีที่แล้วเมื่อทีมงานในเมืองโกลเดน รัฐโคโลราโดเปิดตัวอุปกรณ์ที่มีประสิทธิภาพทำลายสถิติ 47.1% ซึ่งใกล้เคียงกับเป้าหมาย 50% ก่อนหน้านั้น โครงสร้างที่มีชั้นดูดซับสี่ชั้นถือเป็นสิทธิในการคุยโม้ แต่นักวิจัยสหรัฐฯ พบว่าหกชั้นเป็น
“จุดที่น่าสนใจโดยธรรมชาติ” ตามที่หัวหน้าทีมJohn Geisz กล่าวกว่าจะมาถึงจุดนี้ได้นั้นไม่ง่ายเลย เพราะการสร้างโครงสร้างเป็นชั้นๆ จากวัสดุต่างๆ นั้นยังห่างไกลจากเรื่องเล็กน้อย เซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพสูงเกิดขึ้นจาก epitaxy ซึ่งเป็นกระบวนการที่วัสดุเติบโตบนพื้นผิวผลึก ทีละชั้นอะตอม
การเจริญเติบโตของดังกล่าวสามารถสร้างโครงสร้างผลึกคุณภาพสูงที่จำเป็นสำหรับเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีประสิทธิภาพ แต่ถ้าระยะห่างระหว่างอะตอมของวัสดุแต่ละชนิดภายในสแต็คนั้นใกล้เคียงกันมาก เงื่อนไขนี้เรียกว่าการจับคู่ขัดแตะ ซึ่งจะจำกัดจานสีของวัสดุที่เหมาะสม ตัวอย่างเช่น
ไม่สามารถใช้ซิลิกอนได้ เนื่องจากไม่ได้รับพรจากตระกูลของโลหะผสมที่มีระยะห่างระหว่างอะตอมใกล้เคียงกัน อุปกรณ์ที่มีหลายวัสดุ เรียกว่าเซลล์หลายทางแยก เดิมมีพื้นฐานมาจาก GaAs ซึ่งเป็นวัสดุที่ทำลายสถิติสำหรับอุปกรณ์ที่มีทางแยกทางเดียว สถาปัตยกรรมทั่วไปคือเซลล์สามทางแยก
ซึ่งประกอบด้วยสารกึ่งตัวนำสามชนิด ได้แก่ เซลล์ย่อยอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์พลังงานต่ำ เซลล์ย่อยพลังงานปานกลางของ GaAs และเซลล์ย่อยพลังงานสูงของอินเดียมแกลเลียมฟอสไฟด์ ( อินแกป). ในเซลล์หลายทางแยกเหล่านี้ กระแสจะไหลในแนวตั้งฉากผ่านชั้นดูดซับทั้งหมด
ซึ่งเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ด้วยการกำหนดค่าทางไฟฟ้านี้ จะต้องเลือกความหนาของเซลล์ย่อยทุกเซลล์เพื่อให้เซลล์ทั้งหมดสร้างกระแสเท่ากันทุกประการ มิฉะนั้นการไหลของอิเล็กตรอนส่วนเกินจะสูญเปล่า ซึ่งลดประสิทธิภาพโดยรวมดัดกฎกุญแจสู่ความสำเร็จของอุปกรณ์ คือเซลล์ย่อย InGaAs สามเซลล์
ที่เก่งในการดูดซับแสงในอินฟราเรด ซึ่งมีสัดส่วนการแผ่รังสีของดวงอาทิตย์ที่มีนัยสำคัญ การดูดซับที่แข็งแกร่งที่ความยาวคลื่นยาวเหล่านี้ต้องใช้องค์ประกอบ InGaAs ที่มีระยะห่างระหว่างอะตอมกับสารตั้งต้นแตกต่างกันอย่างมาก นอกจากนี้ อุปกรณ์ของพวกเขายังได้รับการออกแบบด้วยชั้นโปร่งใส
ระดับกลาง
ที่ทำจากเพื่อตรวจสอบความไม่สมบูรณ์ของวัสดุ การจัดระดับองค์ประกอบของชั้นบัฟเฟอร์เหล่านี้ทำให้ค่าคงที่ของแลตทิซเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นจึงเป็นรากฐานที่แข็งแกร่งสำหรับการเจริญเติบโตของเซลล์ย่อยที่จับคู่กับแลตทิซในท้องถิ่นซึ่งไม่เต็มไปด้วยข้อบกพร่องที่เกิดจากความเครียด
ทีมงาน ซึ่งเป็นผู้บุกเบิกแนวทางนี้ สนับสนุนโครงสร้างที่เรียกว่า “ตัวแปรกลับด้าน” ด้วยสถาปัตยกรรมนี้ เซลล์ที่มีพลังงานสูงสุดจะเติบโตก่อน ตามด้วยเซลล์ที่มีพลังงานลดลง เพื่อให้เซลล์ที่จับคู่กับโครงตาข่ายกับซับสเตรตก่อนการเติบโตของเลเยอร์ที่ให้คะแนน วิธีการนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพของอุปกรณ์
อีกเทคนิคหนึ่งที่สามารถเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ได้คือการเน้นแสงแดดไปที่เซลล์ ไม่ว่าจะด้วยกระจกหรือเลนส์ ความเข้มของแสงบนเซลล์แสงอาทิตย์มักจะวัดเป็น “ดวงอาทิตย์” โดยที่ดวงอาทิตย์หนึ่งดวงมีค่าเท่ากับ 1 กิโลวัตต์/ ตารางเมตร แสงแดดเข้มข้นจะเพิ่มอัตราส่วนของกระแสไฟฟ้า
ที่ผลิตขึ้นเมื่ออุปกรณ์สว่างขึ้นเมื่อเทียบกับเมื่ออยู่ในที่มืด ซึ่งจะเป็นการเพิ่มแรงดันไฟขาออกและเพิ่มประสิทธิภาพ กำไรที่ได้รับมีมาก: อุปกรณ์ NREL บรรลุประสิทธิภาพสูงสุดเพียง 39.2% เมื่อปรับแต่งเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้สมาธิใดๆ ซึ่งถือว่าสั้นกว่าสถิติ 47.1% มานานแล้ว
แนะนำ ufaslot888g
