Группа ученых из Института солнечной энергетики Фраунгофера (Fraunhofer ISE), Soitec, CEA-Leti и Берлинского центра Геймгольца заявила о достижении нового рекорда КПД преобразования энергии солнечного света в электричество с помощью новой четырехкаскадной конструкции солнечного элемента. Новый рекорд эффективности при 297-кратной концентрации солнечного света был получен после трех лет интенсивных исследований. Данный рекорд означает, что 44,7% всей солнечной энергии, от УФ диапазона до ИК, преобразуется в электрическую энергию. Это достижение является важным шагом на пути к 50-процентной эффективности и дальнейшему уменьшению стоимости электричества, полученного из энергии Солнца.
Ранее, в мае 2013 года, группа ученых из Германии и Франции уже заявляла о создании солнечного элемента с КПД 43,6%. Основываясь на этом результате, всего за 3 месяца интенсивной исследовательской работы и оптимизации КПД удалось увеличить на 1,1%.
Описанные солнечные элементы используются в фотогальванических электрогенерирующих установках с концентраторами (CPV), позволяющих более чем в 2 раза увеличить эффективность традиционных солнечных батарей за счет концентрации солнечного света на элементе. Многокаскадные солнечные элементы на основе соединений A3B5, изначально применяемые в космосе, являются сейчас самой перспективной наземной технологией для реализации высокой эффективности преобразования солнечного света в электричество. Такие многокаскадные элементы представляют собой многослойную структуру, где разные каскады сделаны из различных полупроводниковых соединений группы A3B5. Отдельные каскады поглощают разные диапазоны длин волн солнечного спектра.
По словам главы отделения и руководителя проекта в Институте Фраунгофера Франка Димрота, помимо улучшения характеристик материалов и структур ключевую роль в создании нового элемента играет технология соединения пластин (wafer bonding). Разработанный метод позволяет соединить два полупроводниковых кристалла, которые не могут быть выращены друг на друге с сохранением высокого качества решетки. Это делает возможным получение оптимального сочетания полупроводников для создания высокоэффективных солнечных батарей.
Концентрирующие модули производятся компанией Soitec (отделившейся от Института Фраунгофера в 2005 году). Эта чрезвычайно эффективная технология применяется на солнечных электростанциях в регионах с высоким процентом прямого солнечного излучения. В настоящее время установки Soitec работают в 18 странах, включая Италию, Францию, ЮАР и Калифорнию.
