Deras solceller kan nå 50 procents högre verkningsgrad

Under ledning av University of Illinois har en rad institutioner gått samman med målsättningen att öka verkningsgraden hos solpaneler. Och deras studie visar att man genom att använda mycket exakta tillverkningsmetoder kan skapa multilagersolceller som uppvisar överraskande resultat.

Teamet har arbetet med att lägga en legering av galliumarsenid och galliumfosfid på skikt av kisel. Legeringen och kiseln kompletterar varandra – båda är bra på att fånga synligt ljus men galliumarsenidfosfiden alstrar ett mindre värmeöverskott i processen. Kiseln är å sin sida bra på att ta tillvara energin i den infraröda strålningen.

Enligt forskarnas beräkningar har deras teknik potential för att ge paneler med en verkningsgrad som är 50 procent högre än konventionella kiselsolceller.

– Så småningom skulle ett energibolag kunna använda den här tekniken för att få ut 1,5 gånger mer energi ur en solcellsanläggning av samma yta – eller att en konsument skulle kunna använda en 1,5 gånger mindre yta för sina paneler på taket, säger Minjoo Larry Lee, som har lett studien, på universitetets hemsida.

Det kvarstår dock ett antal hinder för att nå dit. Ett problem med galliumarsenidfosfid och andra stabila halvledarmaterial med hög verkningsgrad är att de i dagsläget är allt för dyra för massproduktion.

Därför hade teamet kisel som utgångspunkt för sin studie. Men avvikelser uppstår väldigt lätt i tillverkningsprocessen, inte minst där kiseln möter en främmande atomstruktur. Teamet har dock lyckats utveckla en process som ger felfria gränssnitt i galliumarsenidfosfid-cellen.

– Paneler med kiselsolceller är vanligt förekommande eftersom de har ett överkomligt pris och kan omvandla lite drygt 20 procent av solens strålning till användbar elektricitet. Men i likhet med datachip av kisel så börjar även kiselsolceller att nå gränsen för sin kapacitet, så att hitta ett sätt för att öka verkningsgraden är attraktivt både för energileverantörerna såväl som för konsumenter, säger Minjoo Larry Lee.

Studien är publicerad i Cell Reports Physical Science.