Новая запись солнечного элемента – новая запись солнечного элемента

Опубликовано по адресу: 10 августа 2020 г. / Обновление с: 17 августа 2020 г. – Автор: Конрад Вольфенштейн

Переключиться на английскую версию

Более высокая эффективность в тандеме – новая запись солнечной батареи

Фотоэлектрические исследования воспроизводят для дальнейшего повышения эффективности солнечных элементов. Тандемная фотоэлектрика все чаще фокусируется, на которой мощные солнечные материалы объединяются в различных комбинациях, чтобы использовать солнечный спектр еще более эффективно при преобразовании света в электрическую энергию. Fraunhofer ISE в настоящее время обладает эффективностью 25,9 процента, новая запись для тандемсалярных клеток III-V/SI, выращенной непосредственно на кремнии. Впервые это было произведено на недорогой кремниевой подложке – важной вехой на пути к экономическим решениям для тандемной фотоэлектрической карты.

Несколько тандемсалярных клеток III-V на кремниевой субстрате диаметром 10 см- – Fraunhofer – Фото: Маркус Фейфель

Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера (ISE) уже много лет работает над несколькими солнечными элементами, в которых два или три элемента расположены один над другим для преобразования солнечных лучей различной длины в электричество. Кремний пригоден в качестве поглотителя инфракрасной части спектра, поверх него нанесены слои полупроводников III-V толщиной в несколько микрометров — материалов III и V групп таблицы Менделеева, преобразующих ультрафиолет, видимый и ближний инфракрасный свет более эффективно превращается в электрическую прогулку. Чистые полупроводниковые солнечные элементы III-V уже используются в космосе и в фотоэлектрических концентраторах. Благодаря более экономически эффективным процессам в сочетании с использованием кремния в качестве нижнего элемента тандемная технология также должна стать доступной для широкого спектра фотоэлектрических систем в будущем. Однако до этого еще предстоит пройти долгий путь.

25,9 процента для тандемных солнечных элементов III-V/Si, выращенных непосредственно на кремнии

Существуют разные подходы для создания комбинаций III V и кремниевых солнечных элементов. С 2019 года Fraunhofer сохраняет мировой рекордной стоимость 34,1 % эффективности (новые 34,5 процента) для тандемного солнечного элемента, в котором слои полупроводника III-V переносятся из субстрата арсенида галлиевого арсена в кремний, причем слои, соединенные столь желанной связкой. Эта технология эффективна, но дорогая. Таким образом, Fraunhofer ISE в течение многих лет работает над более прямыми производственными процессами, в которых слои III-V разделены или эпитаксины на кремниевом солнечном элементе. Крайне важно получить высокое качество кристалла всех слоев – большая проблема. В настоящее время была достигнута новая эффективность рекордного мира для такой тандемс-ячейки III-V/SI, которая выросла непосредственно на кремнезме. Ученый Фраунхофер Исе Маркус Фейфель недавно представил свой успех на 47 -й конференции по фотоэлектрическим специалистам IEEE, которая, как и многие конференции, в настоящее время проводится в Интернете и была удостоена чести студенческой награды в категории гибридных тандемалярных ячеек. «Снаружи сложная внутренняя структура клетки не видна, поскольку все поглотители соединены и электрически взаимосвязаны дальнейшими кристаллическими слоями», - объясняет молодой исследователь солнечных батарей, который смог улучшить результат своей работы с 24,3 до 25,9 процента менее чем на один год. «Этот успех был успешным, обмениваясь одним тонким слоем в множественной ячейке», - объясняет он. «Тщательный анализ наших клеток показал, что этот слой привел к барьеру для линии электропередачи».

Исследователи Фраунгофера разрабатывают эту технологию небольшими шагами с 2007 года вместе с Техническим университетом Ильменау, Университета Филиппа. Марбургом и компанией Aixtron были установлены специальные эпитаксионные системы и исследован каждый слой структуры. Эти разработки финансировались Федеральным министерством исследований BMBF в рамках проектов «III-V-Si» и «MehrSi». Особой изюминкой нового тандемного солнечного элемента является то, что слои III-V выращивались не на химико-механически полированной подложке, как это было ранее, а на кремниевой пластине, которая после распиливания кристалла в несложном процессе с использованием только недорогое шлифование - и процессы травления лечились. В рамках европейского проекта SiTaSol датская компания Topsil разработала эти кремниевые пластины, сделав тем самым важный шаг на пути к экономичному производству новых многопереходных солнечных элементов. В будущем цель будет состоять в том, чтобы еще больше повысить эффективность и наносить слои еще быстрее, с более высокой производительностью и, следовательно, более экономичным, с целью того, чтобы тандемная фотоэлектрическая система внесла важный вклад в фотоэлектрическую энергетику, необходимую для энергетического перехода. может добиться расширения.

Ключевые технологии энергетического перехода

Электричество от солнечных элементов является самой дешевой формой генерации энергии во многих частях мира сегодня. «Европейские фотоэлектрические исследования имеют многочисленные концепции для развития эффективности этой ключевой технологии для энергетического перехода еще больше», - сказал профессор д -р Стефан Глюнц, глава отдела – исследований. »Мы не только работаем над тем, чтобы сделать производство кремниевых солнечных элементов еще более устойчивыми и дешевле, но в то же время разбивать новую почву, чтобы привести проверенный кремний в связи с другими полупроводниковыми материалами к еще более высокой эффективности. Мы преуспеваем с тандемной фотоэлектрическим. «Тандемная фотоэлектрическая картина не только открывает путь к будущему выработки электроэнергии, но эти солнечные элементы – из -за их более высокого напряжения – также идеально подходит для электролиза, прямого расщепления воды на водород и кислород. Эта технология также вносит вклад в извлечение водорода в качестве хранилища энергии и важного строительного блока для энергетического перехода.

Струйд-структура множественного солнечного – III-V/SI- Fraunhofer ISE

Слоевая структура многократного солнечного элемента III-V/Si, квантовая эффективность и ВАХ в спектральных условиях AM 1,5g

Более высокая эффективность в тандеме – новая запись солнечной батареи

Исследование фотоэлектрических лиц усердно работает над постоянным расширением эффективности солнечных элементов. Все чаще основное внимание уделяется тандемной фотоэлектрической фотоэлектрической форме, в которой высокопроизводительные материалы солнечных батарей объединяются в различных комбинациях, чтобы еще более эффективно использовать солнечный спектр при преобразовании света в электрическую энергию. Fraunhofer ISE в настоящее время сообщает о новой эффективности рекордов 25,9 процента для солнечных элементов III-V/SI, выращенного непосредственно на кремнии. Впервые это было произведено на недорогой кремниевой субстрате – важной вехой на пути к экономичным решениям для тандемной фотоэлектрики.

Несколько солнечных батарей III-V на кремниевой субстрате – диаметром 10 см-Fraunhofer ISE – Фото: Маркус Фейфель

Институт солнечных энергетических систем Фраунгофера (ISE) уже много лет работает над многопереходными солнечными элементами, в которых две или три частичные ячейки расположены одна над другой для преобразования различных длин волн солнечного света в электричество. В качестве поглотителя инфракрасной части спектра подойдет кремний, а также слои полупроводников III-V, материалов III и V групп таблицы Менделеева, более эффективно преобразующие ультрафиолетовый, видимый и ближний инфракрасный свет в электричество, осаждаемое на самое верхнее. Чистые полупроводниковые солнечные элементы III-V уже используются в космосе и в фотоэлектрических концентраторах. Благодаря более экономичным процессам в сочетании с кремнием в качестве нижнего элемента тандемная технология должна стать доступной для фотоэлектрических систем широкого спектра в будущем. Однако до этого еще предстоит пройти долгий путь.

25,9 процента для тандемных солнечных элементов III-V/Si, выращенных непосредственно на кремнии

Существуют разные подходы для получения комбинаций солнечных элементов III-V и кремния. Например, с 2019 года Fraunhofer Ise владеет мировым рекордом в 34,1 % эффективности (в настоящее время 34,5 процента) для тандемного солнечного элемента, в котором полупроводниковые слои III-V переносятся из субстрата арсенида галлиета в силикон, причем слои лигга соединены столь обедающей пластиной. Эта технология эффективна, но дорогая. По этой причине Fraunhofer ISE в течение многих лет работал над более прямыми производственными процессами, в которых слои III-V ведут или эпитаксируются на кремниевый солнечный элемент. Здесь крайне важно поддерживать высокое качество кристаллов всех слоев – главная задача. Новая эффективность рекордного мира в 25,9 процента в настоящее время достигнута для таких солнечных элементов III-V/SI, выращенного непосредственно на кремнии. Ученый Фраунхофер Исе Маркус Фейфель недавно смог представить свой успех на 47 -й конференции по фотоэлектрическим специалистам IEEE, которая, как и многие конференции в настоящее время, и была удостоена чести студенческой награды в гибридных тандемных кольцах категории. «Снаружи сложная внутренняя структура клетки не видно, поскольку все поглотители связаны друг с другом дополнительными кристаллическими слоями и электрически подключенными», - объясняет исследование молодых солнечных батарей 25,9 процента менее чем за год. «Этот успех был достигнут путем замены одного тонкого слоя в множественной ячейке», - продолжает он. «Тщательный анализ наших клеток показал, что этот слой создал барьер для линии электропередачи».

В небольших шагах исследователи Fraunhofer с 2007 года разрабатывают эту технологию в сотрудничестве с техническим университетом Ильмену, Филиппс Univ. Марбург и компания AIXTRON, создавая специальное оборудование для эпитаксии и изучая каждый уровень структуры. Эксплуатация тезисов финансировалась Федеральным министерством образования и исследований Германии (BMBF) в рамках проектов «III-V-SI» и «Mehrsi». Особая основная момента нового тандемного солнечного элемента заключается в том, что слои III-V были выращены не на химическом механически полированном субстрате, как это было ранее, но на кремниевой пластине, что, афера, расписывающее кристалл, что сочило в простом обработке, используя использование. Только недорогое измельчение и Процессы травления. В рамках европейского проекта «Sitasol» датская компания Topsil разработала диссертацию кремниевых пластин и, таким образом, осознала важный шаг к экономическому производству новых солнечных элементов с несколькими соединениями. В будущем цель будет состоять в том, чтобы еще быстрее и настолько быстрее реализовать эффективность, и, следовательно, более высокая затрат, с целью, что тандемная фотоэлектрика может внести импортный вклад в фотоэлектрическое расширение Необходимо для переворота энергии.

Ключевые технологии трансформации энергосистемы

Во многих частях мира сегодня электричество от солнечных элементов является самой дешевой формой производства энергии. «Европейские фотоэлектрические исследования работают над многочисленными концепциями для дальнейшего развития эффективности этой ключевой технологии для оборота энергии», - говорит профессор д -р Стефан Глюнц, глава Отдела исследований фотоэлектрических лиц. «Мы работаем не только над тем, чтобы сделать производство кремниевых солнечных батарей еще более устойчивыми и экономически эффективными, но в то же время мы настолько разбиваем новую почву, чтобы привести к проведенному кремнию в сочетании с другими полупроводниковыми материалами к даже высокой эффективности. – этого с помощью – фотоволтаики. Вносит свой вклад в производство водорода в качестве энергетического хранилища и важного здания.

Структура слоя мульти-соединения III-V/SI Солнечное соединение – Fraunhofer ISE

Слоевая структура многопереходного солнечного элемента III-V/Si, квантовая эффективность и ВАХ в спектральных условиях AM 1,5g