ICFO-ի արևային վահանակի նախագիծը թիրախավորում է լույսի արտանետման կորուստը

Institut de Ciències Fotòniques (ICFO) հետազոտողները հայտնել են արևային վահանակի նոր նախագիծ, որը հաշվի է առնում Boltzmann կորուստը՝ այն էներգիան, որը արևային վահանակները կորցնում են լույս արտանետելիս, և կարող է արդյունավետությունը մոտ 43 տոկոսի հասցնել ընթացիկ տեսական 33,16 տոկոս սահմանից։ Աշխատանքը հրապարակվել է Energy & Environmental Science ամսագրում և փորձարարական օրգանական արևային բջջում ցույց է տվել մոտ 0,85 տոկոս արդյունավետության բարելավում։ Հիմնական սկզբունքը, ըստ հետազոտողների, պետք է կիրառելի լինի ֆոտովոլտային բոլոր տեսակի բջիջների համար։

Լույսի արտանետման սահմանափակում

Ամենապարզ տեսքով արևային վահանակները պարունակում են կիսահաղորդչային նյութ, ամենից հաճախ բյուրեղային սիլիցիում, որը արևի լույսի ազդեցությամբ արձակում է էլեկտրոններ և ստեղծում էլեկտրական հոսանք։ Արևային էներգիայի մի մասը վերածվում է ջերմության կամ նորից արտանետվում է որպես լույս։ Գիտնականները ուսումնասիրել են ջերմային էներգիայի կորուստը նվազեցնելու եղանակներ, այդ թվում վահանակի կիսահաղորդչի փոփոխությունը, սակայն լույսի բաղադրիչը ավելի դժվար է եղել լուծել։

Հոդվածում ICFO հետազոտողները անդրադարձել են «նեղ արևի լույսի կլանման և ավելի լայն արտանետման կոների անհամապատասխանությանը» արևային վահանակներում։ Նրանք սկսել են օրգանական արևային բջջից, դրա ինդիում անագի օքսիդի առջևի էլեկտրոդը փոխարինել են բարակ արծաթային էլեկտրոդով և բջիջը վերածել են օպտիկական խոռոչի։ Բջիջը դեռ ներս էր թողնում արևի լույսը, բայց լայն անկյուններով ավելի քիչ լույս էր արտանետում։

Փոփոխությունը բարելավել է նրանց արևային բջջի արդյունավետությունը մոտ 0,85 տոկոսով։ Dr. Francisco Bernal Texca-ն, ուսումնասիրության առաջին հեղինակը, ICFO մամուլի հաղորդագրության մեջ ասել է, որ եթե արտանետման կոնը կարող է նեղացվել այնպես, որ ավելի մոտ լինի մուտքային արևի լույսի կլանման կոնին, արևային բջիջները սկզբունքորեն կկարողանան մոտենալ մոտ 43 տոկոս արդյունավետության։

Ընթացիկ տեսական սահմանը 33,16 տոկոս է, որը հայտնի է որպես Shockley-Queisser սահման, մինչդեռ սպառողական արևային վահանակները սովորաբար աշխատում են 20 տոկոսից 23 տոկոս արդյունավետությամբ։ Եթե արդյունավետությունը կարող է բարձրացվել 33,16 տոկոսից մոտ 43 տոկոս, սպառողական արևային վահանակների համար կարող են լինել զգալի անուղղակի օգուտներ։

Այլ վերջին առաջընթացներ

Սա 2026 թվականին արևային վահանակների տեխնոլոգիայում միակ վերջին բացահայտումը չէ։ Չինական LONGi ընկերությունը հուլիսին ներկայացրել է 35,5 տոկոս արդյունավետությամբ արևային բջիջ և պնդել է, որ դրա օգտագործած PV բջիջը տեսականորեն կարող է հասնել 43 տոկոսի։ ԱՄՆ-ում նաև աճում է վարդակից միացվող պատշգամբային արևային վահանակների կիրառումը, թեև նոր հետազոտությունը չի նշանակում, որ սպառողները կարող են վաղը գնել ավելի կարող վահանակ։

Սկզբնաղբյուրներ: Engadget