Theoretischer Wirkungsgrad von 63,2 Prozent, ein Durchbruch für Photovoltaikzellen der dritten Generation!

Schockierend! Neue Intermediate Band Solar Cells (IBSCs) können einen theoretischen Wirkungsgrad von 63,2 Prozent erreichen, dreimal höher als gewöhnliche Solarzellen (mit Wirkungsgraden im Bereich von 20 Prozent)! Eine bahnbrechende Entdeckung eines internationalen Forschungsteams, die die Solarindustrie revolutionieren könnte! Netizens rufen: Steht die IBSCs-Konzeptaktie vor einem Boom?

Der neue Liebling der Solartechnik der dritten Generation

Kristalline Silizium-Solarzellen stellen die erste Generation von Solarzellen dar, einschließlich monokristalliner, polykristalliner und amorpher Silizium-Solarzellen. Diese Zellen werden bereits häufig in gewerblichen und privaten Anwendungen eingesetzt und machen 90 Prozent des weltweiten Photovoltaikmarktes aus. Allerdings beträgt ihr Energieumwandlungswirkungsgrad nur 15-25 Prozent und ihre Produktionskosten sind hoch.

Dünnschichtsolarzellen der zweiten Generation werden auf Glassubstraten hergestellt, und obwohl die Material- und Produktionskosten geringer sind, beträgt ihr Energieumwandlungswirkungsgrad nur 6-10 Prozent.

Die dritte Generation von Solarzellen zielt darauf ab, die Effizienz der Energieumwandlung zu steigern, Kosten zu senken und Anwendungen zu erleichtern. Sie werden als neue Solarzellen bezeichnet und umfassen anorganische und organische Dünnschichtsolarzellen, farbstoff- und quantenpunktsensibilisierte Solarzellen sowie Chalkogenid-Solarzellen. Trotz der relativ kurzen Entwicklungszeit dieser Zellen verfügen sie aufgrund ihrer hohen theoretischen Energieumwandlungseffizienz und relativ niedrigen Produktionskosten über großes Entwicklungspotenzial.

Unter diesen ist die Intermediate Band Solar Cell (IBSC) ein bemerkenswertes neues Konzept zur Verbesserung der globalen Effizienz von Solarzellen. Mit einem theoretischen Energieumwandlungswirkungsgrad von bis zu 63,2 Prozent ist es der neue Liebling der Solartechnologie der dritten Generation und erfreut sich zunehmender Beliebtheit in der Industrie.

Diese Steigerung der Energieumwandlungseffizienz der Zelle wird durch die Einführung eines schmalen Energiebandes mit einer geringen Energiezustandsdichte in das verbotene Band des Halbleiters erreicht. Die Einführung dieses schmalen Energiebandes ermöglicht eine erhöhte Subbandlückenabsorption bei gleichzeitiger Konstanthaltung der Leerlaufspannung. Durch diese Verbesserung absorbiert die Solarzelle neben einem Teil des Infrarotlichts auch den Großteil des sichtbaren Lichts und erhöht so die Stromabgabe und die Energieumwandlungseffizienz der Zelle.

Abbildung 1 Zellenergiebanddiagramm: Herkömmliche Solarzellen haben nur ein Leitungsband CB und ein Valenzband VB, aber Zwischenband-Solarzellen führen auch ein Zwischenband (IB) ein, um die Absorption von Sonnenlicht zu erhöhen

Trotz der hohen theoretischen Energieumwandlungseffizienz der Zwischenbandsolarzelle (IBSC) ist ihre Leistung aufgrund ihrer inhärenten hohen Compoundierungsnatur (Zusammensetzung von Elektronen und Löchern im Zwischenband) und der Zerstörung des Halbleitergitters nicht so hoch wie erwartet , wobei der Wirkungsgrad der Energieumwandlung niedriger als der theoretische Wert oder sogar niedriger als der Wirkungsgrad einer typischen Zelle ist. Gleichzeitig ist die Herstellung der Zelle sehr teuer. Darüber hinaus haben IBSCs eine kurze Lebensdauer und können nur bei niedrigen Temperaturen verwendet werden, was ihre Massenproduktion und Anwendung stark einschränkt.

Wissenschaftler des Imperial College im Vereinigten Königreich und der University of New South Wales (UNSW) in Australien haben kürzlich die Entwicklung einer neuen Zwischenbandsolarzelle (IBSC) angekündigt und ihre neuesten Forschungsergebnisse in der Fachzeitschrift RRL Solar veröffentlicht. Das neue Design stellt einen großen Fortschritt auf dem Gebiet der interstitiellen Bandsolarzellen dar. Dem Bericht zufolge nutzt das neue IBSC eine neuartige Solarzellenarchitektur und führt eine einzigartige optische Struktur ein, die effektiv mehr Photonen im Sonnenspektrum nutzt, um die photovoltaische Effizienz der Zelle zu erhöhen. Die Veröffentlichung dieser Forschungsarbeit markiert auch einen wichtigen Fortschritt auf dem Gebiet der Zwischenbandsolarzellen, der voraussichtlich die kommerzielle Anwendung von Zwischenbandsolarzellen vorantreiben wird.

Den Forschern zufolge führt die neu entwickelte Zwischenbandsolarzelle (IBSC) eine neue Solarzellenarchitektur ein, die ein „Ratschenband“ (RB) umfasst, dessen Energieband in Abbildung 1 zu sehen ist. Ein Betrieb bei Raumtemperatur ist möglich. Dieser Durchbruch wird eine wichtige Grundlage für die zukünftige Entwicklung von IBSC-Zellen bilden und ist ein wichtiger Meilenstein auf dem Gebiet der Zwischenbandsolarzellen.

Bereits im Jahr 2020 hatten die beiden spanischen Forscher erklärt: „Wir glauben, dass, sobald effiziente IBSCs entwickelt wurden, die wissenschaftliche Gemeinschaft mehr Anstrengungen in die Optimierung der Leistung dieser Geräte investieren wird. Wir glauben, dass, sobald sich IBSCs als sehr effizient und potenziell kostenintensiv erweisen.“ Je nach Marktsegment wird die Branche großes Interesse zeigen.“ Da nun hocheffiziente IBSCs entwickelt werden, könnte dies eine große Umstrukturierung für die PV-Branche bedeuten, da sich wieder mehr Unternehmen an der Entwicklung und Massenproduktion beteiligen.