स्रोत: Solarindustrymag.com
अमेरिकी ऊर्जा विभाग के शोधकर्ताराष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला(एनआरईएल) ने 1-सूर्य वैश्विक रोशनी के तहत रिकॉर्ड 39.5 प्रतिशत दक्षता के साथ एक सौर सेल बनाया है। यह किसी भी प्रकार का उच्चतम दक्षता वाला सौर सेल है, जिसे मानक 1-सूर्य स्थितियों का उपयोग करके मापा जाता है।
एनआरईएल की उच्च दक्षता में एक वरिष्ठ वैज्ञानिक माइल्स स्टेनर कहते हैं, "नया सेल अधिक कुशल है और इसमें एक सरल डिज़ाइन है जो विभिन्न प्रकार के नए अनुप्रयोगों के लिए उपयोगी हो सकता है, जैसे अत्यधिक क्षेत्र-बाधित अनुप्रयोग या कम विकिरण अंतरिक्ष अनुप्रयोग।" क्रिस्टलीय फोटोवोल्टिक (पीवी) समूह और परियोजना पर प्रमुख अन्वेषक। उन्होंने एनआरईएल के सहयोगियों रयान फ्रांस, जॉन गीज़, ताओ सॉन्ग, वाल्डो ओलावरिया, मिशेल यंग और एलन किब्बलर के साथ काम किया।
विकास का विवरण पेपर में उल्लिखित है "39.5 प्रतिशत स्थलीय और 34.2 प्रतिशत अंतरिक्ष दक्षता के साथ ट्रिपल-जंक्शन सौर कोशिकाओं को मोटी क्वांटम अच्छी तरह से सुपरलैटिस द्वारा सक्षम किया गया है," जो जूल पत्रिका के मई अंक में दिखाई देता है।
एनआरईएल वैज्ञानिकों ने पहले 2020 में III-V सामग्री का उपयोग करके 39.2 प्रतिशत कुशल छह-जंक्शन सौर सेल के साथ एक रिकॉर्ड बनाया था।
कई बेहतरीन हाल के सौर सेल उल्टे मेटामॉर्फिक मल्टीजंक्शन (IMM) आर्किटेक्चर पर आधारित हैं, जिसका आविष्कार NREL में किया गया था। यह नया बढ़ा हुआ ट्रिपल-जंक्शन IMM सोलर सेल अब बेस्ट रिसर्च-सेल एफिशिएंसी चार्ट में जोड़ा गया है। चार्ट, जो प्रयोगात्मक सौर कोशिकाओं की सफलता को दर्शाता है, में शार्प कॉर्पोरेशन ऑफ जापान द्वारा 2013 में स्थापित 37.9 प्रतिशत का पिछला तीन-जंक्शन IMM रिकॉर्ड शामिल है।
दक्षता में सुधार के बाद "क्वांटम वेल" सौर कोशिकाओं में अनुसंधान हुआ, जो सौर सेल गुणों को संशोधित करने के लिए कई बहुत पतली परतों का उपयोग करते हैं। वैज्ञानिकों ने अभूतपूर्व प्रदर्शन के साथ एक क्वांटम वेल सोलर सेल विकसित किया और इसे अलग-अलग बैंडगैप वाले तीन जंक्शनों के साथ एक उपकरण में लागू किया, जहां प्रत्येक जंक्शन को सौर स्पेक्ट्रम के एक अलग स्लाइस को पकड़ने और उपयोग करने के लिए ट्यून किया गया है।
III-V सामग्री, इसलिए नाम दिया गया है क्योंकि वे आवर्त सारणी पर गिरते हैं, ऊर्जा बैंडगैप की एक विस्तृत श्रृंखला को फैलाते हैं जो उन्हें सौर स्पेक्ट्रम के विभिन्न हिस्सों को लक्षित करने की अनुमति देते हैं। शीर्ष जंक्शन गैलियम इंडियम फॉस्फाइड (GaInP), क्वांटम कुओं के साथ गैलियम आर्सेनाइड (GaAs) के मध्य और जाली-बेमेल गैलियम इंडियम आर्सेनाइड (GaInAs) के नीचे से बना है। दशकों के शोध में प्रत्येक सामग्री को अत्यधिक अनुकूलित किया गया है।
"एक प्रमुख तत्व यह है कि जबकि GaAs एक उत्कृष्ट सामग्री है और आमतौर पर III-V मल्टीजंक्शन कोशिकाओं में उपयोग किया जाता है, इसमें तीन-जंक्शन सेल के लिए बिल्कुल सही बैंडगैप नहीं होता है, जिसका अर्थ है कि तीन कोशिकाओं के बीच फोटोक्यूरेंट का संतुलन इष्टतम नहीं है। , "फ्रांस, वरिष्ठ वैज्ञानिक और सेल डिजाइनर टिप्पणी करते हैं। "यहां, हमने क्वांटम कुओं का उपयोग करके उत्कृष्ट सामग्री गुणवत्ता बनाए रखते हुए बैंडगैप को संशोधित किया है, जो इस डिवाइस और संभावित रूप से अन्य अनुप्रयोगों को सक्षम बनाता है।"
वैज्ञानिकों ने GaAs सेल के बैंडगैप का विस्तार करने और सेल द्वारा अवशोषित प्रकाश की मात्रा को बढ़ाने के लिए मध्य परत में क्वांटम कुओं का उपयोग किया। महत्वपूर्ण रूप से, उन्होंने बड़े वोल्टेज नुकसान के बिना वैकल्पिक रूप से मोटे क्वांटम वेल डिवाइस विकसित किए। उन्होंने यह भी सीखा कि कैसे विकास प्रक्रिया के दौरान GaInP शीर्ष सेल को अपने प्रदर्शन में सुधार करने के लिए और जाली-बेमेल GaInAs में थ्रेडिंग अव्यवस्था घनत्व को कम करने के लिए, अलग-अलग प्रकाशनों में चर्चा की गई। कुल मिलाकर, ये तीन सामग्रियां उपन्यास सेल डिजाइन को सूचित करती हैं।
III-V सेल अपनी उच्च दक्षता के लिए जाने जाते हैं, लेकिन निर्माण प्रक्रिया परंपरागत रूप से महंगी रही है। अब तक, III-V कोशिकाओं का उपयोग अंतरिक्ष उपग्रहों, मानव रहित हवाई वाहनों और अन्य विशिष्ट अनुप्रयोगों जैसे बिजली अनुप्रयोगों के लिए किया गया है। एनआरईएल के शोधकर्ता III-V कोशिकाओं की निर्माण लागत को काफी कम करने और वैकल्पिक सेल डिज़ाइन प्रदान करने की दिशा में काम कर रहे हैं, जो इन कोशिकाओं को विभिन्न प्रकार के नए अनुप्रयोगों के लिए आर्थिक बना देगा।
नए III-V सेल का भी परीक्षण किया गया था कि यह अंतरिक्ष अनुप्रयोगों में कितना कुशल होगा, विशेष रूप से संचार उपग्रहों के लिए, जो सौर कोशिकाओं द्वारा संचालित होते हैं और जिसके लिए उच्च सेल दक्षता महत्वपूर्ण होती है और शुरुआत के लिए 34.2 प्रतिशत पर आती है। जीवन माप। सेल का वर्तमान डिज़ाइन निम्न-विकिरण वातावरण के लिए उपयुक्त है, और उच्च-विकिरण अनुप्रयोगों को सेल संरचना के और विकास द्वारा सक्षम किया जा सकता है।
एनआरईएल अक्षय ऊर्जा और ऊर्जा दक्षता अनुसंधान और विकास के लिए अमेरिकी ऊर्जा विभाग की प्राथमिक राष्ट्रीय प्रयोगशाला है। एनआरईएल ऊर्जा विभाग के लिए एलायंस फॉर सस्टेनेबल एनर्जी एलएलसी द्वारा संचालित है।
