Cientistas do Laboratório Nacional de Energia Renovável (NREL) fabricaram uma célula solar com uma eficiência de quase 50%.

A célula solar de seis junções agora detém o recorde mundial de maior eficiência de conversão solar com 47,1%, que foi medido sob iluminação concentrada. Uma variação da mesma célula também estabeleceu o recorde de eficiência sob iluminação de um sol em 39,2%.

"Este dispositivo realmente demonstra o extraordinário potencial das células solares multifuncionais, "disse John Geisz, cientista principal do Grupo Fotovoltaico Cristalino de Alta Eficiência do NREL e autor principal de um novo artigo sobre a célula recordista.

O papel, "Células solares de seis junções III-V com 47,1% de eficiência de conversão sob a concentração de 143 sóis, "aparece no jornal Nature Energy . Os co-autores de Geisz são os cientistas do NREL Ryan France, Kevin Schulte, Myles Steiner, Andrew Norman, Harvey Guthrey, Matthew Young, Tao Song, e Thomas Moriarty.

Para construir o dispositivo, Os pesquisadores do NREL confiaram em materiais III-V - assim chamados por causa de sua posição na tabela periódica - que têm uma ampla gama de propriedades de absorção de luz. Cada uma das seis junções da célula (as camadas fotoativas) é especialmente projetada para capturar a luz de uma parte específica do espectro solar. O dispositivo contém cerca de 140 camadas totais de vários materiais III-V para apoiar o desempenho dessas junções, e, no entanto, é três vezes mais estreito do que um fio de cabelo humano. Devido à sua natureza altamente eficiente e ao custo associado à sua fabricação, As células solares III-V são mais frequentemente usadas para alimentar satélites, que premia o desempenho incomparável do III-V.

Na terra, Contudo, a célula solar de seis junções é bem adequada para uso em concentradores fotovoltaicos, disse Ryan França, co-autor e cientista do III-V Multijunctions Group do NREL.

“Uma forma de reduzir custos é reduzir a área necessária, " ele disse, "e você pode fazer isso usando um espelho para capturar a luz e focar a luz até um ponto. Então você pode sair com um centésimo ou mesmo um milésimo do material, em comparação com uma célula de silício de placa plana. Você usa muito menos material semicondutor ao concentrar a luz. Uma vantagem adicional é que a eficiência aumenta conforme você concentra a luz. "

A França descreveu o potencial da célula solar de exceder 50% de eficiência como "realmente muito viável", mas que 100% de eficiência não pode ser alcançada devido aos limites fundamentais impostos pela termodinâmica.

Geisz disse que atualmente o principal obstáculo da pesquisa para superar os 50% de eficiência é reduzir as barreiras resistivas dentro da célula que impedem o fluxo de corrente. Enquanto isso, ele observa que a NREL também está fortemente envolvida na redução do custo das células solares III-V, possibilitando novos mercados para esses dispositivos altamente eficientes.