Більшість традиційних сонячних елементів не здатні перетворювати в електрику фотони довгохвильового діапазону. Команда дослідників на чолі з Метью Люмбом (Matthew Lumb) з Університету Джорджа Вашингтона сподівається змінити такий стан речей і, як наслідок, одержувати набагато більше енергії. Вчені розробили сонячний елемент, який здатний поглинати майже всю енергію в сонячному спектрі – і він може стати найефективнішим фотоелементом в світі з ефективністю 44,5%.
Запропонований підхід відрізняється від сонячних панелей, які зазвичай можна побачити на дахах будинків або наземних сонячних електростанціях. У новому пристрої використовуються концентричні фотовольтаїчні (CPV) панелі, в яких застосовуються лінзи, концентрують сонячне світло на микромасштабных комірках з допомогою спеціальних лінз.
Для сонячного світла така комірка служить своєрідним ситом, так як кожен шар поглинає певний набір довжин хвиль, що в підсумку дозволяє захопити майже половину доступної енергії, у той час як більшість традиційних осередків поглинають лише одну чверть.
Інші вчені по всьому світу вже багато років працюють над більш ефективними сонячними батареями, але запропонований американцями метод має два аспекти. По-перше, він використовує сімейство матеріалів на основі антагонидов галію (GaSb), які звичайно застосовуються в технологіях інфрачервоних лазерів і фотодетекторів. Нові сонячні елементи на основі GaSb зібрані в складну структуру, в яку входять також високоефективні фотоелементи на звичайних підкладках, захоплюючі фотони з коротшою довжиною хвилі. Крім того, в процедурі укладання використовується технологія, називана трансферної печаткою, яка дозволяє створювати крихітні осередку з великою точністю.
Хоча новий сонячний елемент вийшов дуже дорогим, дослідники вважають важливим показати верхня межа можливостей з точки зору ефективності. Незважаючи на високу вартість витратних матеріалів, запропонований метод представляється їм багатообіцяючим. В кінцевому підсумку аналогічний продукт може стати конкурентоспроможним на ринку за рахунок скорочення витрат, високого ступеня концентрації і технологій для переробки дорогих підкладок.
Автори розробки опублікували отримані результати в журналі Advanced Energy Materials. Крім фахівців з університету в дослідженні брали участь вчені з Військово-морської дослідницької лабораторії Сполучених Штатів і декількох інших американських установ.