Multi-junction solceller är både den mest effektiva typen av solceller på marknaden idag och den dyraste typen av solceller att producera. I ett proof-of-concept-papper, forskare från North Carolina State University beskriver ett nytt tillvägagångssätt för att skapa solceller med flera övergångar med hjälp av komponenter från hyllan, vilket resulterar i lägre kostnad, högeffektiva solceller för användning i flera applikationer.

Multi-junction, eller staplade, solceller är för närvarande de mest effektiva cellerna på marknaden, omvandlar upp till 45% av den solenergi de absorberar till el. Cellerna konstrueras genom att stapla halvledare med varierande bandgap ovanpå varandra, vilket gör att cellen kan absorbera olika våglängder för solstrålning. Dock, dessa celler är mycket dyrare att producera än mindre effektiva tunna solfilmer.

"Vi vill skapa högeffektiva solceller till en rimlig kostnad, "säger Salah Bedair, Framstående professor i el- och datateknik vid NC State och huvudförfattare till forskningen. "Kiselbaserade tunna solceller är mycket populära eftersom materialet har cirka 20% effektivitet och cellerna kostar cirka 1/10 ^th vad en multi-junction solcell kostar. Och andra låga kostnader, material med lägre effektivitet blir också populära. Om vi ​​kunde skapa staplade solceller med denna befintliga teknik skulle vi vara på god väg att nå vårt mål. "

Dock, du kan inte bara stapla olika solceller ovanpå varandra - de olika materialen är strukturellt oförenliga, och så kan avgifter inte passera genom dem för att samlas in. För att lösa det problemet i nuvarande solceller med flera övergångar används starkt dopade metaller för att skapa en tunnelförbindelse mellan de olika lagren-vilket tillför betydande kostnader och komplexitet för solcellens skapande av flera övergångar.

Bedair och hans team utvecklade ett enklare tillvägagångssätt, genom att använda intermetallisk bindning för att binda solceller av olika material. I ett proof-of-concept, laget staplade en galliumarsenid-solcell från hyllan ovanpå en kiselsolcell.

"I solceller med flera korsningar möjliggör tunnelkorsningen elektrisk anslutning genom att fungera som en metall-till-metall-anslutning, "Säger Bedair." I vårt system, indium fungerar som en genväg till det. De enskilda cellernas befintliga metallkontakter är täckta med indiumfilmer. Indiumfilmerna binder sig lätt till sig själv vid rumstemperatur under lågt tryck. Resultatet är en solcell tillverkad av två olika material som är staplat mekaniskt och elektriskt anslutet.

"Med denna teknik kan vi dra nytta av billiga, hylllösningar utan att behöva utveckla all ny teknik. Tillverkare kan helt enkelt justera sina befintliga produkter något för att öka deras effektivitet i solceller med flera korsningar, snarare än att behöva skapa nya produkter. "

Pappret, "En ny metod för multi-junction solceller från enskilda celler utanför hyllan:GaAs/Si" presenterades vid IEEE Photostatic Specialist Meeting som hölls den 19 juni i Chicago, IL. En patentansökan har lämnats in för arbetet.