O tym, jak udało się zwiększyć ich wydajność, przedstawiciele Université de Sherbrooke piszą w Cell Reports Physical Science. Podstawę przeprowadzonych eksperymentów stanowiły połączenia 3D w ogniwach słonecznych III-V o architekturze potrójnego złącza. Owocem wysiłków okazało się uzyskanie niskiego współczynnika zacienienia, który nie przekroczył 3%. Poza tym, odnotowano 6-krotny wzrost wykorzystania powierzchni płytki względem ogniw opartych na połączeniach 2D.
Czytaj też: Polacy wyznaczają wodorowe trendy. Wielopaliwowy system od Orlenu przeszedł już testy
Jak wyjaśnia jeden z autorów przytoczonej publikacji, Matthieu De Lafontaine, on i jego współpracownicy opracowali komórki z potrójnym złączem o rozmiarze dwukrotnie większym od grubości pasma włosów. Takie ogniwa wykazują znacznie lepsze parametry niż ma to miejsce w przypadku konwencjonalnie stosowanych rozwiązań. W konsekwencji doszło do redukcji zacienienia aż o 95%.
To oczywiście nie mówi wiele o praktycznych korzyściach dla użytkowników, dlatego warto nadmienić, iż mówi się o nawet trzykrotnym obniżeniu kosztów produkcji energii. Wraz z przedstawicielami uniwersytetu w Ottawie oraz Grenoble, naukowcy stworzyli technologię o mnogich zastosowaniach. Ich zdaniem w grę wchodzi między innymi tworzenie klasycznych paneli, produkcja przenośnej elektroniki i urządzeń wchodzących w skład tzw. Internetu rzeczy, a nawet eksploracja kosmosu z wykorzystaniem lekkich baterii jądrowych.
Zminiaturyzowane ogniwa słoneczne zaprojektowane w Kanadzie powinny pozwolić na obniżenie kosztów produkcji przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej wydajności
Trójzłączowe ogniwa słoneczne III–V, które wykorzystano w prowadzonych eksperymentach, słyną z wysokiej wydajności. Niestety, jednocześnie pojawiają się w ich przypadku problemy w postaci zacienienia i strat rezystancyjnych. Dodatkowym ograniczeniem w kontekście ich popularyzacji były do tej pory wysokie koszty produkcji. W efekcie były one stosowane w dość wąskiej grupie, między innymi do produkcji dronów oraz satelitów. W takich przypadkach końcowe koszty nie były również istotne, co niska waga i wysoka wydajność.
Niestety, nie wszędzie można sobie pozwolić na podobne ekonomiczne szaleństwa. W nowym wariancie ogniwo składa się z górnego ogniwa wykonanego z indu, galu i fosforu. Środkowa warstwa to natomiast ind, gal i arsen, podczas gdy w skład dolnego wszedł german. Wykorzystując łączenie płytek, członkowie zespołu badawczego przeprowadzili obróbkę folii III-V o grubości 20 μm.
Czytaj też: Airbus pisze historię! Tankowanie w powietrzu bez udziału człowieka już możliwe
Później przyszła pora na testy, które miały wykazać, jakie są praktyczne możliwości oferowane przez tę potencjalnie nowatorską technologię. Co wykazały rzeczone próby? W standardowych warunkach oświetleniowych zminiaturyzowane ogniwa słoneczne osiągnęły sprawność konwersji mocy na poziomie 18,3%. Jeśli zaś chodzi o inne parametry, to napięcie w obwodzie otwartym wyniosło 2,276 V, gęstość prądu zwarciowego 8,61 mA na centymetr kwadratowy, natomiast współczynnik wypełnienia – 82,1%.