Рекордсменом по ККД серед сонячних батарей, з числа так чи інакше доступних на ринку сьогодні, є, розроблені Інститутом геліоенергетичних систем Товариства імені Фраунгофера в Німеччині, сонячні батареї на базі багатошарових фотоелементів. Починаючи з 2005 року, їх комерційним впровадженням займається компанія Soitec.

Розмір самих фотоелементів не перевищує 4 міліметри, а фокусування сонячного світла на них досягається шляхом застосування допоміжних концентрують лінз, завдяки яким насичений сонячне світло перетворюється в електрику з ККД досягає 47%.

Батарея містить чотири pn переходу, щоб чотири різні ланки фотоелемента могли ефективно приймати і перетворювати випромінювання з конкретною довжиною хвилі, з сонячного світла, сконцентрованого в 297,3 рази, в діапазоні довжин хвиль від інфрачервоного до ультрафіолетового.

Дослідники під керівництвом Франка Дімірота спочатку поставили перед собою завдання виростити багатошаровий кристал, і рішення було знайдено, - вони зростили підкладки для вирощування, і в результаті був отриманий кристал з різними напівпровідниковими шарами, з чотирма фотоелектричними под'ячейкамі.

Процес вирощування був складнішим, ніж це має місце в традиційному виробництві кремнієвих батарей, проте продуктивність нових батарей подвоїлася. До того ж витрати на створення системи з концентратором тут нижче, ніж при створенні звичайних сонячних батарей .

Багатошарові фотоелементи давно використовуються на космічних апаратах, але тепер на їх основі запущені і сонячні станції вже в 18 країнах. Це стає можливим завдяки вдосконаленню і здешевлення технології. У підсумку, кількість країн, забезпечених новими сонячними станціями, буде рости, і в наявності тенденція до конкуренції на ринку промислових сонячних батарей.

На другому місці - сонячні батареї на базі тришарових фотоелементів Sharp, коефіцієнт корисної дії яких досяг 44,4%. Фосфід індію-галію - перший шар фотоелемента, арсенід галію - другий, арсенід індію-галію - третій шар. Три шару розділені діелектриком, який служить для досягнення тунельного ефекту.

Концентрація світла на фотоелемент досягається завдяки лінзі Френеля, як і у німецьких розробників, - світло сонця концентрується в 302 рази, і перетвориться тришаровим напівпровідникових фотоелементом.

Наукові дослідження щодо розвитку цієї технології безперервно велися Sharp, починаючи з 2003 року за підтримки NEDO - японської організації громадського управління, що сприяє науковим дослідженням і розвитку, а також поширенню промислових, енергетичних і екологічних технологій. До 2013 року Sharp був досягнутий рекорд в 44,4%.

За два роки до Sharp, в 2011 році, американська компанія Solar Junction вже випустила аналогічні батареї, але з ККД 43,5%, елементи яких мали розміром 5 на 5 мм, і фокусування також проводилася лінзами, концентруючи світло сонця в 400 разів. Фотоелементи були трехпереходнимі на основі германію, і група планувала навіть створити п'яти і шестіпереходние фотоелементи, щоб краще захопити спектр. Дослідження ведуться компанією і до цього дня.

Таким чином, максимально рекордним ККД мають сонячні батареї, виконані в поєднанні з концентраторами, які, як ми бачимо, виробляють і в Європі, і в Азії, і в Америці. Але ці батареї в основному виготовляються для побудови наземних сонячних електростанцій великих масштабів і для ефективного електропостачання космічних апаратів.

Нещодавно був поставлений рекорд в сфері звичайних споживчих сонячних панелей, які доступні більшості бажаючих забезпечити ними, наприклад, дах будинку.

В середині осені 2015 року компанія Ілона Маска «SolarCity» представила найбільш ефективні споживчі сонячні панелі, коефіцієнт корисної дії яких перевищує 22%.

Цей показник підтвердили виміри, проведені лабораторією Renewable Energy Test Center. Завод в Баффало вже ставить план виробництва на кожен день - від 9 до 10 тисяч сонячних панелей, точні характеристики яких поки не повідомляються. Компанія вже планує постачати своїми батареями не менше 200000 будинків щорічно.

Справа в тому, що оптимізований технологічний процес дозволив підприємству значно знизити вартість виробництва, при цьому підвищивши ККД в 2 рази в порівнянні з широко поширеними споживчими кремнієвими сонячними панелями. Маск впевнений, що саме його сонячні панелі будуть користуватися найбільшою популярністю у домовласників в найближчому майбутньому.

Дивіться також по цій темі: 5 незвичайних сонячних батарей майбутнього

Андрій повну