Lembaga penelitian Jerman mengatakan sel galium arsenida telah mencapai efisiensi tertinggi hingga saat ini untuk konversi cahaya menjadi listrik.
Institut Fraunhofer Jerman untuk Sistem Energi Surya ISE mengklaim telah mencapai tingkat efisiensi konversi 68,9% untuk sel surya III-V yang dapat digunakan dalam sistem transmisi energi laser.
“Dalam bentuk transfer energi baru ini, yang disebut daya oleh cahaya, energi laser dikirimkan melalui udara atau melalui serat optik ke sel fotovoltaik yang sifatnya sesuai dengan kekuatan dan panjang gelombang sinar laser monokromatik,” jelas para ilmuwan. “Dibandingkan dengan transmisi daya konvensional melalui kabel tembaga, sistem daya dengan lampu sangat bermanfaat untuk aplikasi yang memerlukan catu daya terisolasi secara galvanis, juga untuk proteksi petir atau ledakan, kompatibilitas elektromagnetik, atau transmisi daya full nirkabel, misalnya.”
Sistem transmisi energi laser tidak jauh berbeda dengan sistem transmisi energi berbasis teknologi gelombang mikro. Sistem ini mengubah sumber daya menjadi emitor yang menghasilkan radiasi elektromagnetik terarah, yang kemudian diserap dalam penerima. Yang terakhir kemudian dapat mengubah energi ini menjadi listrik, panas, atau hidrogen. Sistem ini dapat digunakan antara lain untuk pemantauan turbin angin dan saluran tegangan tinggi, serta sensor bahan bakar di tangki pesawat dan jaringan optik pasif.
Sel dibangun dengan lapisan yang tumbuh pada substrat gallium arsenide, yang kemudian dihilangkan, dan cermin yang sangat reflektif diterapkan pada permukaan belakang struktur semikonduktor ultra-tipis yang tersisa. Reflektor dioptimalkan secara optik melalui kombinasi keramik dan perak dan penyerap sel didasarkan pada galium arsenida yang didoping nitrogen dan aluminium galium arsenida tipe-p.
“Pendekatan thin film ini memiliki dua keunggulan berbeda untuk efisiensi,” jelas kepala tim peneliti Fraunhofer ISE, Henning Helmers. “Pertama-tama, foton terperangkap di dalam sel dan penyerapan dimaksimalkan untuk energi foton yang dekat dengan celah pita, yang secara bersamaan meminimalkan termalisasi dan kehilangan transmisi, membuat sel lebih efisien. Kedua, foton tambahan yang dihasilkan secara internal oleh rekombinasi radiasi menjadi terperangkap dan didaur ulang secara efektif. Ini memperpanjang masa pakai pembawa yang efektif, sehingga menambah tegangan.”
Peneliti ISE Fraunhofer lainnya pada bulan April mencapai efisiensi konversi 35,9% untuk sel surya triple-junction monolitik III-V berdasarkan silikon. Pada Agustus 2020, lembaga penelitian mengumumkan tingkat efisiensi konversi 25,9% untuk sel surya tandem III-V yang ditanam langsung pada silikon. Sel ini adalah versi modifikasi dari sel surya III-V dengan efisiensi 34,5% yang diproduksi melalui proses yang dikenal sebagai ikatan wafer langsung, di mana lapisan III-V pertama kali diendapkan pada substrat aluminium gallium arsenide (GaAs) dan kemudian ditekan. bersama.
Para peneliti di Universitas Tampere di Finlandia baru-baru ini mengembangkan sel surya multi-junction III-V yang diklaim memiliki potensi untuk mencapai efisiensi konversi daya mendekati 50%. Laboratorium Energi Terbarukan Nasional (NREL) di Amerika Serikat tahun lalu mengumumkan efisiensi 32,9% untuk perangkat sel tandem yang menggunakan bahan III-V.