محققان آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر (NREL) آمریکا رکورد جهانی بازدهی سلول‌های خورشیدی را شکستند. سلول خورشیدی جدید آن‌ها با بازدهی نزدیک به 40 درصد، بالاترین بازدهی ثبت شده برای هر نوع سلول خورشیدی در شرایط واقعی را به ثبت رسانده است.

سلول خورشیدی مورد آزمایش آن‌ها در شرایط نوری برابر با نور خورشید، بازدهی 39.5 درصدی را به ثبت رسانده است. به عنوان مقایسه، تاکنون دانشمندان در آزمایش‌های قبلی خود در زیر نورهای متمرکز، میزان بازدهی برابر با 47 درصد را برای سلول‌های خورشیدی ثبت کرده بودند. اندازه‌گیری میزان کارایی آن‌ها در زیر نور «شبیه به خورشید» عملکرد آن در دنیای واقعی را بهتر نشان می‌دهد.

کاربرد سلول خورشیدی جدید در صنعت هوافضا

دانشمندان این پژوهش در سال 2020 با ثبت رکورد 39.2 درصد موفق به رکوردشکنی شده بودند و اکنون سلول‌های خورشیدی جدید رکورد قبلی را شکسته است. این سلول‌ خورشیدی همچنین برای تامین انرژی موردنیاز ماهواره‌ها و فضاپیماها در فضا مورد آزمایش قرار گرفت و در آن شرایط، بازده قابل قبول 34.2 درصدی را به ثبت برساند.

سلول خورشیدی جدید NREL بر اساس معماری معروف به IMM ساخته شده و شامل سه «اتصال» (اجزایی که با دریافت نور جریان الکتریکی تولید می‌کنند) می‌شود. هر یک از این اتصالات از ماده متفاوتی ساخته شده و به طول موج‌های مختلف نور مربوط می‌شوند. با این وجود، سلول‌ خورشیدی به عنوان مجموعه‌ای از اتصالات، می‌تواند از سراسر طیف نور، انرژی بیشتری برداشت کند.

نکته مهم دیگری که به ثبت این رکورد کمک کرده، ساخت لایه میانی با «چاه کوانتومی» است. لایه میانی این سلول‌ خورشیدی حاوی 300 چاه کوانتومی بوده که نور بیشتری به خود جدب می‌کند و در نتیجه کارایی کلی آن را تا حد زیادی افزایش می‌دهد.

هرچند دستیابی به چنین پیشرفتی برای فناوری سلول‌های خورشیدی بسیار مهم است، اما تیم تحقیقاتی توضیح می‌دهد که ساخت این نوع سلول هنوز نسبتا گران است. بنابراین برای کاهش هزینه‌های ساخت آن و ارائه قابلیت‌های بیشتر، کارهای بیشتری باید انجام شود.