Opracowane przez francusko-kanadyjską grupę badawczą potrójne ogniwo oparte jest na fosforku galu indu, arsenku galu indu oraz germanie i ma powierzchnię czynną wynoszącą zaledwie 0,089 mm². Może znaleźć zastosowanie w fotowoltaice mikrokoncentratorowej.
Wielofunkcyjne ogniwa słoneczne
Francusko-kanadyjski zespół badawczy opracował trójzłączowe ogniwo słoneczne III-V w skali mikrometrowej do zastosowań w fotowoltaice skoncentrowanej.
Urządzenie bazuje na fosforku galu indu, arsenku galu indu oraz germanie. Nie zostały włączone jeszcze te ogniwa do prawdziwych modułów.
Procesy produkcji fotowoltaicznej
Procesy stosowane do produkcji ogniw są niemal identyczne z procesami stosowanymi w konwencjonalnych ogniwach III-V, takich jak te produkowane przez niemieckiego specjalistę Azur Space, z wyjątkiem procesu izolacji i kostkowania, który jest oparty na plazmie, podczas gdy w innych ogniwach do zastosowań CPV powszechnie stosuje się piłowanie. Trudno jest przewidzieć dokładny koszt w warunkach produkcyjnych, ale można powiedzieć, że ogniwa o powierzchni mm² wykonane w procesie trawienia plazmowego będą w przybliżeniu w tej samej cenie co ogniwa wykonane w procesie cięcia piłą. Dla ogniw słonecznych w skali mikrometrowej trawienie plazmowe jest jedynym ekonomicznie opłacalnym rozwiązaniem, ponieważ tracimy znacznie mniej cennego materiału przy trawieniu plazmowym niż przy cięciu piłą.
Ogniwa PV
Ogniwo zostało zaprojektowane z prostokątnymi, okrągłymi i sześciokątnymi obszarami aktywnymi i zbudowane z komercyjnego epitaksjalnego wafla germanowego oraz tytanowo-aluminiowej metalizacji osadzonej na tylnej stronie wafla. Powłoka antyrefleksyjna wykonana z wodorku azotku krzemu i uwodornionego tlenku krzemu została następnie osadzona metodą naparowywania chemicznego wspomaganego plazmą, co było kluczowe dla zminimalizowania rekombinacji powierzchniowych.
Wydajność ogniwa fotowoltaicznego
Wydajność ogniwa w skali mikro została przeanalizowana w standardowych warunkach światła słonecznego AM1.5G i urządzenie wykazało napięcie obwodu otwartego 2,350 V, gęstość prądu zwarciowego 12,40 mA cm² i współczynnik wypełnienia 82,7%. Zaobserwowano jednak degradację wydajności elektrycznej przy zmniejszaniu powierzchni ogniw, z nawet 10,2% spadkiem napięcia obwodu otwartego dla ogniw bez pasywacji ARC.
Naukowcy osiągnęli maksymalną wydajność 34,4% dla ogniwa o powierzchni 1 mm² w warunkach skoncentrowanego światła o natężeniu 450 oraz 33,8% w warunkach 584 dla urządzenia o powierzchni 0,25 mm². Oczekuje się, że niższy prąd i niższy opór szeregowy w mniejszych ogniwach spowodują przesunięcie maksymalnej wydajności w kierunku wyższego stężenia.
Fotowoltaika
Koszt produkcji ogniw słonecznych opartych na związkach materiałów pierwiastków III-V, nazwanych zgodnie z grupami układu okresowego, do których należą, ograniczył takie urządzenia do zastosowań niszowych, w tym dronów i satelitów, gdzie niska waga i wysoka wydajność są bardziej palącymi problemami niż koszty w stosunku do wytwarzanej energii.
